C#多线程学习(三) 生产者和消费者

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C#多线程学习(六) 互斥对象


前面说过,每个线程都有自己的资源,但是代码区是共享的,即每个线程都可以执行相同的函数。这可能带来的问题就是几个线程同时执行一个函数,导致数据的混乱,产生不可预料的结果,因此我们必须避免这种情况的发生。

C#提供了一个关键字lock,它可以把一段代码定义为互斥段(critical section),互斥段在一个时刻内只允许一个线程进入执行,而其他线程必须等待。在C#中,关键字lock定义如下:

lock(expression) statement_block

expression代表你希望跟踪的对象,通常是对象引用。

  • 如果你想保护一个类的实例,一般地,你可以使用this;
  • 如果你想保护一个静态变量(如互斥代码段在一个静态方法内部),一般使用类名就可以了。

而statement_block就是互斥段的代码,这段代码在一个时刻内只可能被一个线程执行。

下面是一个使用lock关键字的典型例子,在注释里说明了lock关键字的用法和用途。

示例如下:

Code

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对于任何一个被Monitor锁定的对象,内存中都保存着与它相关的一些信息:

其一是现在持有锁的线程的引用;

其二是一个预备队列,队列中保存了已经准备好获取锁的线程;

其三是一个等待队列,队列中保存着当前正在等待这个对象状态改变的队列的引用。

当拥有对象锁的线程准备释放锁时,它使用Monitor.Pulse()方法通知等待队列中的第一个线程,于是该线程被转移到预备队列中,当对象锁被释放时,在预备队列中的线程可以立即获得对象锁。

下面是一个展示如何使用lock关键字和Monitor类来实现线程的同步和通讯的例子,也是一个典型的生产者与消费者问题。

这个例程中,生产者线程和消费者线程是交替进行的,生产者写入一个数,消费者立即读取并且显示(注释中介绍了该程序的精要所在)。

用到的系统命名空间如下:

using System;

using System.Threading;

首先,定义一个被操作的对象的类Cell,在这个类里,有两个方法:ReadFromCell()和WriteToCell。消费者线程将调用ReadFromCell()读取cellContents的内容并且显示出来,生产者进程将调用WriteToCell()方法向cellContents写入数据。

示例如下:

Code

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