在上一篇多線程（基礎篇2）中，我們主要講述了確定線程的狀態、線程優先級、前台線程和後台線程以及向線程傳遞參數的知識，在這一篇中我們將講述如何使用C#的lock關鍵字鎖定線程、使用Monitor鎖定線程以及線程中的異常處理。
九、使用C#的lock關鍵字鎖定線程
1、使用Visual Studio 2015創建一個新的控制台應用程序。
2、雙擊打開“Program.cs”文件，然後修改為如下代碼：
1 using System;
2 using System.Threading;
3 using static System.Console;
4
5 namespace Recipe09
6 {
7 abstract class CounterBase
8 {
9 public abstract void Increment();
10 public abstract void Decrement();
11 }
12
13 class Counter : CounterBase
14 {
15 public int Count { get; private set; }
16
17 public override void Increment()
18 {
19 Count++;
20 }
21
22 public override void Decrement()
23 {
24 Count--;
25 }
26 }
27
28 class CounterWithLock : CounterBase
29 {
30 private readonly object syncRoot = new Object();
31
32 public int Count { get; private set; }
33
34 public override void Increment()
35 {
36 lock (syncRoot)
37 {
38 Count++;
39 }
40 }
41
42 public override void Decrement()
43 {
44 lock (syncRoot)
45 {
46 Count--;
47 }
48 }
49 }
50
51 class Program
52 {
53 static void TestCounter(CounterBase c)
54 {
55 for (int i = 0; i < 100000; i++)
56 {
57 c.Increment();
58 c.Decrement();
59 }
60 }
61
62 static void Main(string[] args)
63 {
64 WriteLine("Incorrect counter");
65 var c1 = new Counter();
66 var t1 = new Thread(() => TestCounter(c1));
67 var t2 = new Thread(() => TestCounter(c1));
68 var t3 = new Thread(() => TestCounter(c1));
69 t1.Start();
70 t2.Start();
71 t3.Start();
72 t1.Join();
73 t2.Join();
74 t3.Join();
75 WriteLine($"Total count: {c1.Count}");
76
77 WriteLine("--------------------------");
78
79 WriteLine("Correct counter");
80 var c2 = new CounterWithLock();
81 t1 = new Thread(() => TestCounter(c2));
82 t2 = new Thread(() => TestCounter(c2));
83 t3 = new Thread(() => TestCounter(c2));
84 t1.Start();
85 t2.Start();
86 t3.Start();
87 t1.Join();
88 t2.Join();
89 t3.Join();
90 WriteLine($"Total count: {c2.Count}");
91 }
92 }
93 }
3、運行該控制台應用程序，運行效果（每次運行效果可能不同）如下圖所示：
在第65行代碼處，我們創建了Counter類的一個對象，該類定義了一個簡單的counter變量，該變量可以自增1和自減1。然後在第66~68行代碼處，我們創建了三個線程，並利用lambda表達式將Counter對象傳遞給了“TestCounter”方法，這三個線程共享同一個counter變量，並且對這個變量進行自增和自減操作，這將導致結果的不正確。如果我們多次運行這個控制台程序，它將打印出不同的counter值，有可能是0，但大多數情況下不是。
發生這種情況是因為Counter類是非線程安全的。我們假設第一個線程在第57行代碼處執行完畢後，還沒有執行第58行代碼時，第二個線程也執行了第57行代碼，這個時候counter的變量值自增了2次，然後，這兩個線程同時執行了第58行處的代碼，這會造成counter的變量只自減了1次，因此，造成了不正確的結果。
為了確保不發生上述不正確的情況，我們必須保證在某一個線程訪問counter變量時，另外所有的線程必須等待其執行完畢才能繼續訪問，我們可以使用lock關鍵字來完成這個功能。如果我們在某個線程中鎖定一個對象，其他所有線程必須等到該線程解鎖之後才能訪問到這個對象，因此，可以避免上述情況的發生。但是要注意的是，使用這種方式會嚴重影響程序的性能。更好的方式我們將會在仙童同步中講述。
十、使用Monitor鎖定線程
在這一小節中，我們將描述一個多線程編程中的常見的一個問題：死鎖。我們首先創建一個死鎖的示例，然後使用Monitor避免死鎖的發生。
1、使用Visual Studio 2015創建一個新的控制台應用程序。
2、雙擊打開“Program.cs”文件，編寫代碼如下：
1 using System;
2 using System.Threading;
3 using static System.Console;
4 using static System.Threading.Thread;
5
6 namespace Recipe10
7 {
8 class Program
9 {
10 static void LockTooMuch(object lock1, object lock2)
11 {
12 lock (lock1)
13 {
14 Sleep(1000);
15 lock (lock2)
16 {
17 }
18 }
19 }
20
21 static void Main(string[] args)
22 {
23 object lock1 = new object();
24 object lock2 = new object();
25
26 new Thread(() => LockTooMuch(lock1, lock2)).Start();
27
28 lock (lock2)
29 {
30 WriteLine("This will be a deadlock!");
31 Sleep(1000);
32 lock (lock1)
33 {
34 WriteLine("Acquired a protected resource succesfully");
35 }
36 }
37 }
38 }
39 }
3、運行該控制台應用程序，運行效果如下圖所示：
在上述結果中我們可以看到程序發生了死鎖，程序一直結束不了。
在第10~19行代碼處，我們定義了一個名為“LockTooMuch”的方法，在該方法中我們鎖定了第一個對象lock1，等待1秒鐘後，希望鎖定第二個對象lock2。
在第26行代碼處，我們創建了一個新的線程來執行“LockTooMuch”方法，然後立即執行第28行代碼。
在第28~32行代碼處，我們在主線程中鎖定了對象lock2，然後等待1秒鐘後，希望鎖定第一個對象lock1。
在創建的新線程中我們鎖定了對象lock1，等待1秒鐘，希望鎖定對象lock2，而這個時候對象lock2已經被主線程鎖定，所以新建線程會等待對象lock2被主線程解鎖。然而，在主線程中，我們鎖定了對象lock2，等待1秒鐘，希望鎖定對象lock1，而這個時候對象lock1已經被創建的線程鎖定，所以主線程會等待對象lock1被創建的線程解鎖。當發生這種情況的時候，死鎖就發生了，所以我們的控制台應用程序目前無法正常結束。
4、要避免死鎖的發生，我們可以使用“Monitor.TryEnter”方法來替換lock關鍵字，“Monitor.TryEnter”方法在請求不到資源時不會阻塞等待，可以設置超時時間，獲取不到直接返回false。修改代碼如下所示：
1 using System;
2 using System.Threading;
3 using static System.Console;
4 using static System.Threading.Thread;
5
6 namespace Recipe10
7 {
8 class Program
9 {
10 static void LockTooMuch(object lock1, object lock2)
11 {
12 lock (lock1)
13 {
14 Sleep(1000);
15 lock (lock2)
16 {
17 }
18 }
19 }
20
21 static void Main(string[] args)
22 {
23 object lock1 = new object();
24 object lock2 = new object();
25
26 new Thread(() => LockTooMuch(lock1, lock2)).Start();
27
28 lock (lock2)
29 {
30 WriteLine("This will be a deadlock!");
31 Sleep(1000);
32 //lock (lock1)
33 //{
34 // WriteLine("Acquired a protected resource succesfully");
35 //}
36 if (Monitor.TryEnter(lock1, TimeSpan.FromSeconds(5)))
37 {
38 WriteLine("Acquired a protected resource succesfully");
39 }
40 else
41 {
42 WriteLine("Timeout acquiring a resource!");
43 }
44 }
45 }
46 }
47 }
5、運行該控制台應用程序，運行效果如下圖所示：
此時，我們的控制台應用程序就避免了死鎖的發生。
十一、處理異常
在這一小節中，我們講述如何在線程中正確地處理異常。正確地將try/catch塊放置在線程內部是非常重要的，因為在線程外部捕獲線程內部的異常通常是不可能的。
1、使用Visual Studio 2015創建一個新的控制台應用程序。
2、雙擊打開“Program.cs”文件，修改代碼如下所示：
1 using System;
2 using System.Threading;
3 using static System.Console;
4 using static System.Threading.Thread;
5
6 namespace Recipe11
7 {
8 class Program
9 {
10 static void BadFaultyThread()
11 {
12 WriteLine("Starting a faulty thread...");
13 Sleep(TimeSpan.FromSeconds(2));
14 throw new Exception("Boom!");
15 }
16
17 static void FaultyThread()
18 {
19 try
20 {
21 WriteLine("Starting a faulty thread...");
22 Sleep(TimeSpan.FromSeconds(1));
23 throw new Exception("Boom!");
24 }
25 catch(Exception ex)
26 {
27 WriteLine($"Exception handled: {ex.Message}");
28 }
29 }
30
31 static void Main(string[] args)
32 {
33 var t = new Thread(FaultyThread);
34 t.Start();
35 t.Join();
36
37 try
38 {
39 t = new Thread(BadFaultyThread);
40 t.Start();
41 }
42 catch (Exception ex)
43 {
44 WriteLine(ex.Message);
45 WriteLine("We won't get here!");
46 }
47 }
48 }
49 }
3、運行該控制台應用程序，運行效果如下圖所示：
在第10~15行代碼處，我們定義了一個名為“BadFaultyThread”的方法，在該方法中拋出一個異常，並且沒有使用try/catch塊捕獲該異常。
在第17~29行代碼處，我們定義了一個名為“FaultyThread”的方法，在該方法中也拋出一個異常，但是我們使用了try/catch塊捕獲了該異常。
在第33~35行代碼處，我們創建了一個線程，在該線程中執行了“FaultyThread”方法，我們可以看到在這個新創建的線程中，我們正確地捕獲了在“FaultyThread”方法中拋出的異常。
在第37~46行代碼處，我們又新創建了一個線程，在該線程中執行了“BadFaultyThread”方法，並且在主線程中使用try/catch塊來捕獲在新創建的線程中拋出的異常，不幸的的是我們在主線程中無法捕獲在新線程中拋出的異常。
由此可以看到，在一個線程中捕獲另一個線程中的異常通常是不可行的。
至此，多線程（基礎篇）我們就講述到這兒，之後我們將講述線程同步相關的知識，敬請期待！
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