C#併發編程-4 同步

如果程式用到了併發技術，那就要特別留意這種情況：一段代碼需要修改數據，同時其他代碼需要訪問同一個數據。

這種情況就需要考慮同步地訪問數據。

如果下麵三個條件都滿足，就必須用同步來保護共用的數據。

• 多段代碼正在併發運行；

• 這幾段代碼在訪問（讀或寫）同一個數據；

• 至少有一段代碼在修改（寫）數據。

一 阻塞鎖

如果有多個線程需要安全地讀寫共用數據，這種情況可以考慮使用lock語句。

一個線程進入鎖後，在鎖被釋放之前其他線程是無法進入的：

class MyClass 
{
    private readonly object _mutex = new object();
    private int _value;
    public void Increment()
    {
        lock (_mutex)
        {
            _value = _value + 1;
        }
    }
}

.NET 框 架 中 還 有 很 多 其 他 類 型 的 鎖， 如 Monitor、SpinLock、ReaderWriterLockSlim。

關於lock的使用，有四條重要的準則：

• 限制鎖的作用範圍：

  要儘量限制鎖的作用範圍。應該把 lock 語句使用的對象設為私有成員，並且永遠不要暴露給非本類的方法。

  每個類型通常最多只有一個鎖。如果一個類型有多個鎖，可考慮通過重構把它分拆成多個獨立的類型。

  lock可以鎖定任何引用類型，但是建議為 lock 語句定義一個專用的成員，就像上例中那樣。

• 文檔中明確鎖保護的內容；

• 鎖範圍內的代碼儘量少：在鎖定時執行的代碼要儘可能得少。要特別小心阻塞調用。在鎖定時不要做任何阻塞操作。

• 在控制鎖的時候絕不運行隨意的代碼：

  在鎖定時絕不要調用隨意的代碼。隨意的代碼包括引發事件、調用虛擬方法、調用委托。

  如果一定要運行隨意的代碼，就在釋放鎖之後運行。

二 非同步鎖

如果多個代碼塊需要安全地讀寫共用數據，並且這些代碼塊可能使用 await 語句，可以考慮使用SemaphoreSlim。

class MyClass1
{
    private readonly SemaphoreSlim _mutex = new SemaphoreSlim(1);

    private int _value;

    public async Task DelayAndIncrementAsync()
    {
        await _mutex.WaitAsync();
        try
        {
            var oldValue = _value;
            await Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds(oldValue));
            _value = oldValue + 1;
        }
        finally
        {
            _mutex.Release();
        }
    }
}

三 阻塞信號

如果需要從一個線程發送信號給另一個線程，可以考慮使用ManualResetEventSlim。

一個ManualResetEventSlim的對象處於這兩種狀態其中之一：標記的（signaled）或未標記的（unsignaled）。

每個線程都可以把事件設置為signaled 狀態，也可以把它重置為 unsignaled 狀態。線程也可等待事件變為 signaled 狀態。

下麵的兩個方法被兩個獨立的線程調用，一個線程等待另一個線程的信號：

class MyClass2
{
    private readonly ManualResetEventSlim _mres = new ManualResetEventSlim();
    private int _value;
    public int WaitForInitialization()
    {
        _mres.Wait();
        return _value;
    }
    public void InitializeFromAnotherThread()
    {
        _value = 13;
        _mres.Set();
    }
}

在 .NET 框架中，還有一些線程同步信號類型。ManualResetEvent、AutoResetEvent、CountdownEvent。

四 非同步信號

需要在代碼的各個部分間發送通知，並且要求接收方必須進行非同步等待。

如果該通知只需要發送一次，那可用 TaskCompletionSource<T> 非同步發送。

發送代碼調用TrySetResult，接收代碼等待它的 Task 屬性：

class MyClass3
{
    private readonly TaskCompletionSource<object> _tcs = new TaskCompletionSource<object>();
    private int _value1;
    private int _value2;
    public async Task<int> WaitForInitializationAsync()
    {
        await _tcs.Task;
        return _value1 + _value2;
    }
    public void Initialize()
    {
        _value1 = 13;
        _value2 = 17;
        _tcs.TrySetResult(null);
    }
}

以上。