C#并发编程-4 同步

如果程序用到了并发技术，那就要特别留意这种情况：一段代码需要修改数据，同时其他代码需要访问同一个数据。

这种情况就需要考虑同步地访问数据。

如果下面三个条件都满足，就必须用同步来保护共享的数据。

• 多段代码正在并发运行；

• 这几段代码在访问（读或写）同一个数据；

• 至少有一段代码在修改（写）数据。

一 阻塞锁

如果有多个线程需要安全地读写共享数据，这种情况可以考虑使用lock语句。

一个线程进入锁后，在锁被释放之前其他线程是无法进入的：

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

.NET 框 架 中 还 有 很 多 其 他 类 型 的 锁， 如 Monitor、SpinLock、ReaderWriterLockSlim。

关于lock的使用，有四条重要的准则：

• 限制锁的作用范围：

  要尽量限制锁的作用范围。应该把 lock 语句使用的对象设为私有成员，并且永远不要暴露给非本类的方法。

  每个类型通常最多只有一个锁。如果一个类型有多个锁，可考虑通过重构把它分拆成多个独立的类型。

  lock可以锁定任何引用类型，但是建议为 lock 语句定义一个专用的成员，就像上例中那样。

• 文档中明确锁保护的内容；

• 锁范围内的代码尽量少：在锁定时执行的代码要尽可能得少。要特别小心阻塞调用。在锁定时不要做任何阻塞操作。

• 在控制锁的时候绝不运行随意的代码：

  在锁定时绝不要调用随意的代码。随意的代码包括引发事件、调用虚拟方法、调用委托。

  如果一定要运行随意的代码，就在释放锁之后运行。

二 异步锁

如果多个代码块需要安全地读写共享数据，并且这些代码块可能使用 await 语句，可以考虑使用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 阻塞信号

如果需要从一个线程发送信号给另一个线程，可以考虑使用ManualResetEventSlim。

一个ManualResetEventSlim的对象处于这两种状态其中之一：标记的（signaled）或未标记的（unsignaled）。

每个线程都可以把事件设置为signaled 状态，也可以把它重置为 unsignaled 状态。线程也可等待事件变为 signaled 状态。

下面的两个方法被两个独立的线程调用，一个线程等待另一个线程的信号：

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，还有一些线程同步信号类型。ManualResetEvent、AutoResetEvent、CountdownEvent。

四 异步信号

需要在代码的各个部分间发送通知，并且要求接收方必须进行异步等待。

如果该通知只需要发送一次，那可用 TaskCompletionSource<T> 异步发送。

发送代码调用TrySetResult，接收代码等待它的 Task 属性：

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。