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C#常用線程同步方法應用場景和實現原理

編輯:關於C語言

volatile

只是C#的一個關鍵字,告訴編譯器不能將聲明的這個變量進行CPU內部緩存,只能在主內存中操作,類型有限制,volatile並不能實現真正的同步,因為它的操作級別只停留在變量級別,而不是原子級別。如果是在單處理器系統中,是沒有任何問題的,變量在主存中沒有機會被其他人修改,因為只有一個處理器,這就叫作processor Self-Consistency。但在多處理器系統中,可能就會有問題。 每個處理器都有自己的data cache,而且被更新的數據也不一定會立即寫回到主存。所以可能會造成不同步,但這種情況很難發生,因為cache的讀寫速度相當快,flush的頻率也相當高,只有在壓力測試的時候才有可能發生,而且幾率非常非常小。本質上說並非絕對的同步方法。

Interlocked

對於例如int變量等的原子操作,效率高,可靠性高,一般通過CPU的專用指令實現的鎖住內存總線實現的。

lock

lock與Monitor本身是一致的,lock是做到了C#的關鍵字一級,是.Net對象自身支持的的一種同步機制,對象中有相關的結構支持這種輕量級的線程同步,實現機制類似於CRITICAL_SECTION,但是CRITICAL_SECTION具有跨進程特性,而lock只能實現同一進程中的線程同步,在C#開發中很常用。

Mutex

是WIN32下的突變體內核對象的封裝,類似於一間屋子只能進入一個人。是它的一個.Net封裝,效率比較低,由於突變體是一種Windows內核對象,需要開銷很大,但是支持跨進程,通過給Mutex命名的方式支持進程間同步,甚至可以跨服務器訪問,是一種服務器之間同步的選擇。Mutex的擁有者才能釋放這個Mutex,其他進程不能釋放,可能是考慮到安全問題。Mutex是一種基於線程調度的同步方式,控制的是線程的調度,實現了sleep,如果有信號可以通知內核線程調度程序調度等待線程。

Semaphore(Binary semaphore)

基於WIN32的Semaphore,也是一種基於線程調度,基本很類似於Mutex,與Mutex不同之處在於Semaphore允許多人進入同一間屋子,使用count計數來實現,當允許數量為1時叫做Binary semaphore,這時候就是基本和Mutex很類似的,但是沒有Mutex擁有者一說,可由任何進程進行資源釋放。

Spin lock

這是一個內核態概念。spin lock與semaphore的主要區別是spin lock是busy waiting,而semaphore是sleep。對於可以sleep的進程來說,busy waiting當然沒有意義,CPU只是在那裡空轉而已,而且IRQL比較高,適合於等待時間比較短的場景。對於單CPU的系統,busy waiting當然更沒意義(沒有CPU可以釋放鎖),所有Spin lock只對多CPU才有意義,因此,只有多CPU的內核態非進程空間,才會用到spin lock。其實也就是類似mutex的作用,串行化對 critical section的訪問。但是mutex不能保護中斷的打斷,也不能在中斷處理程序中被調用。而spin lock也一般沒有必要用於可以sleep的進程空間。幸好它是內核級的,如果是用戶級的會很危險。

AutoResetEvent,ManualResetEvent  (Event)

這兩種的實現都是基於WIN32的Event原理,同步事件有兩種:AutoResetEvent 和 ManualResetEvent。它們之間唯一的不同在於,無論何時,只要 AutoResetEvent 激活線程,它的狀態將自動從終止變為非終止。相反,ManualResetEvent 允許它的終止狀態激活任意多個線程,只有當它的 Reset 方法被調用時才還原到非終止狀態

ReaderWriterLockSlim

這個也是lock的封裝,對資源的訪問方式有共享和獨占方式,例如我們控制對某個資源讀貢獻或者寫獨占,那麼這個類可以派上用場。

SynchronizationAttribute ,MethodImplAttribute

這兩個屬於類特性和方法的特性,標識某個類或方法是同步方法,本質上基於lock的實現。

WaitHandle

可以通過調用一種等待方法,如 WaitOne、WaitAny 或 WaitAll,讓線程等待事件。System.Threading.WaitHandle.WaitOne 使線程一直等待,直到單個事件變為終止狀態;System.Threading.WaitHandle.WaitAny 阻止線程,直到一個或多個指示的事件變為終止狀態;System.Threading.WaitHandle.WaitAll 阻止線程,直到所有指示的事件都變為終止狀態。當調用事件的 Set 方法時,事件將變為終止狀態。WaitOne基於WaitSingleObject,WaitAny 或 WaitAll基於WaitmultipleObject,具體由後面參數來決定。WaitmultipleObject實現要比WaitSingleObject復雜的多,性能也不好,盡量少用。

原文鏈接:http://www.cnblogs.com/Thriving-Country/archive/2010/12/21/1912444.Html

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