2018-11-07日記

概覽

今日立冬, 信息時代帶來的焦躁讓學習無法深入, 所以打算以寫日記的形式戒掉焦躁, 重拾醉心學習的狀態.

• Synchronized與SyncRoot技術同步線程數據
• Serializable特性作用
• RPC(遠程方法調用)

數據同步

在多個線程中共用數據, 很容易出現爭用條件和死鎖

爭用條件(RaceCondition)

設想如下代碼和步驟:

1. 第一個線程程式執行到if語句, 假設此時_state等於5, 條件為真
2. 進入if語句之後, 它就被其他線程搶占, 調度器運行另一個線程
3. 在另一個線程中某些代碼將_state的值改變為6
4. 第一個線程再次被調度, 此時_state等於6, 在執行完_state++語句後, _state將等於7
5. 提示: 實際上 _state++的操作將從記憶體中獲取值,給該值增加1, 然後再寫回記憶體. 這些操作都可能被線程調度器打斷, 造成線程不安全!

public void ChangeState()
{
    if (_state == 5)
    {
        _state++;
    }
}

解決方法是給_state對象加鎖, 將鎖定對象設置為線程安全對象, 一個線程鎖住了_state對象, 其他線程就必須等待該鎖定解除.

但是_state是值對象, 不是引用對象, lock只能鎖住引用對象, 因為鎖住一個值的副本毫無意義. 那麼就需要用一個對象來同步.代碼如下:

public class StateObject
{
    private int _state = 5;
    private object sync = new object();
    
    public void ChangeState()
    {
        lock (sync)
        {
            if (_state == 5)
            {
                _state++;
            }
        }

    }
}

死鎖(Deadlock)

過多的鎖會導致線程都再等待對方解除鎖定, 出現死鎖. 所以再程式設計一開始就需要考慮到死鎖問題, 設計好鎖定順序和鎖定超時時間.

Synchronized與SyncRoot技術

再.net集合類型中, 比如Hashtable和ArrayList都有Synchronized靜態方法和SyncRoot實力方法. 返回一個線程安全的SyncHashtable對象, 這個對象中的方法, 比如Add都會鎖定SyncRoot以確保線程安全的操作集合.

 namespace SynchronizationSamples
 {
     public class Demo
     {
         public virtual bool IsSynchronized => false;
         public virtual void DoThis() {}
         public virtual void DoThat() {}

         public static Demo Synchronized(Demo d)
         {
             if (!d.IsSynchronized)
             {
                 return new Synchronized(d);
             }
             return d;
         }
     }  
     
    // 同步版本
    private class SynchronizedDemo: Demo
    {
        public override bool IsSynchronized => true;
        private object _syncRoot = new object();
        private Demo _d;

        public SynchronizedDemo(Demo d)
        {
            _d = d;
        }

        public override void DoThis() 
        {
            lock (_syncRoot)
            {
                _d.DoThis();
            }
        }
        public override void DoThat() 
        {
            lock (_syncRoot)
            {
                _d.DoThat();
            }
        }

    }
     
 }

SyncRoot

確保再一個實例中, 不管再代碼的任何位置調用, 返回的都是同一個對象, 它是唯一的.

public virtual object SyncRoot
{
    get
    {
        if (this._syncRoot == null)
        {
            // Interlocked為多個線程共用的變數提供原子操作, 原子操作就是單線程操作
            Interlocked.CompareExchange(ref this._syncRoot, new object(), null);
        }
        return this._syncRoot;
    }
}

Serializable特性和RPC

todo: #1 今天太晚, 沒時間再寫了, 以後補上.

延申閱讀

• 併發集合類型

腳註

• C# Synchronized 和 SyncRoot 實現線程同步的源碼分析及泛型集合的線程安全訪問
• C# Serializable的作用