(转) C#多线程赛跑实例
专于:http://blog.csdn.net/lidatgb/article/details/8363035
结合上篇《多线程的基础》,这次我们写一个多线程的赛跑实例,内容很简单:超人和蜘蛛侠赛跑,因为超人飞的比蜘蛛侠跳的快,为了公平,我们让蜘蛛侠跑的长度小点,裁判负责宣布比赛的开始和结束。
- class MultiThread
- {
- //定义两个线程,分别为超人和蜘蛛侠
- private static Thread SuperMan;
- private static Thread SpiderMan;
- //程序入口,比赛开始
- static void Main(string[] args)
- {
- //初始化数据
- InitData();
- //裁判吹哨,开始赛跑
- JudgeWork();
- }
- /// <summary>
- /// 初始化超人和蜘蛛侠的线程和姓名
- /// </summary>
- private static void InitData()
- {
- SuperMan = new Thread(new ParameterizedThreadStart(RunnerWork));
- SpiderMan = new Thread(new ParameterizedThreadStart(RunnerWork));
- SuperMan.Name = "SuperMan";
- SpiderMan.Name = "SpiderMan";
- }
- /// <summary>
- /// 裁判开始比赛,最后宣布胜者
- /// </summary>
- private static void JudgeWork()
- {
- Console.WriteLine("{0} PK {1}", SuperMan.Name, SpiderMan.Name);
- Console.WriteLine("比赛即将开始,请各位做好准备!");
- Console.WriteLine("预备!");
- Console.Read();
- //Superman起跑
- Console.WriteLine("回车枪响,Superman开始起跑!");
- Console.Beep(654, 1200);
- SuperMan.Start(500);
- //Monster起跑
- Console.WriteLine("回车枪响,SpiderMan开始起跑!");
- SpiderMan.Start(200);
- SuperMan.Join();
- SpiderMan.Join();
- //宣布赛跑结果
- Console.WriteLine("我宣布比赛结束");
- //程序暂停12秒
- Thread.Sleep(12000);
- }
- /// <summary>
- /// 赛跑的过程
- /// </summary>
- /// <param name="obj">赛跑参数</param>
- private static void RunnerWork(Object obj)
- {
- int length = Int32.Parse(obj.ToString());
- Thread CurrentThread = Thread.CurrentThread;
- string CurThreadName = CurrentThread.Name;
- int speed;
- //超人速度为20
- if (CurThreadName == SuperMan.Name)
- {
- speed = 50;
- }
- //蜘蛛侠速度为20
- else if (CurThreadName == SpiderMan.Name)
- {
- speed = 20;
- }
- //如果不可控线程进入,采用以下速度
- else
- {
- speed = 1;
- }
- Console.WriteLine("{0},开始起跑…………", CurThreadName);
- for (int count = speed; count <= length; count += speed)
- {
- Thread.Sleep(1000);
- Console.WriteLine("{0}……跑到了第{1}米", CurThreadName, count.ToString());
- }
- Console.WriteLine("{0},到达终点!了咧欢迎……", CurThreadName);
- }
- }
运行结果:
比赛刚刚开始,裁判即宣布结束,这不符合常理。仔细分析可以发现,程序可控制的进程一共有三个,即裁判、超人和蜘蛛侠,三个进程相互独立同时进行,所以裁判宣布比赛开始后即按照它的线程继续宣布结束。
我们可以这样:在裁判宣布比赛开始后,让蜘蛛侠和超人的线程执行完毕再执行裁判进程:
- //防止裁判的主进程先结束,让超人和蜘蛛侠的进程先执行完毕
- SuperMan.Join();
- SpiderMan.Join();
- Console.WriteLine("我宣布比赛结束");
这次的执行结果为:
赛跑结束,裁判才宣布比赛结束,但是还有问题,裁判总得宣布谁跑赢了吧,台底下这么多粉丝等着呢?这个我们可以用变量的方式保存署名,达到宣布谁为冠军的功能。
为了展示同步异步读写问题,我们让超人赛跑中去拯救世界,然后回来继续比赛;先到达终点的人,自己花时间找粉笔,然后在黑板上署名,其他人看到黑板上有名字就不能再写,裁判宣布署名的人为胜者。
- class MultiThread3
- {
- //署名用的黑板
- static string NameBoard = "";
- //定义两个线程,分别为超人和蜘蛛侠
- private static Thread SuperMan;
- private static Thread SpiderMan;
- //程序入口,比赛开始
- static void Main(string[] args)
- {
- //初始化数据
- InitData();
- //裁判吹哨,开始赛跑
- JudgeWork();
- }
- /// <summary>
- /// 初始化超人和蜘蛛侠的线程和姓名
- /// </summary>
- private static void InitData()
- {
- SuperMan = new Thread(new ParameterizedThreadStart(RunnerWork));
- SpiderMan = new Thread(new ParameterizedThreadStart(RunnerWork));
- SuperMan.Name = "SuperMan";
- SpiderMan.Name = "SpiderMan";
- }
- /// <summary>
- /// 裁判开始比赛,最后宣布胜者
- /// </summary>
- private static void JudgeWork()
- {
- Console.WriteLine("{0} PK {1}", SuperMan.Name, SpiderMan.Name);
- Console.WriteLine("比赛即将开始,请各位做好准备!");
- Console.WriteLine("预备!");
- Console.Read();
- //Superman起跑
- Console.WriteLine("回车枪响,SuperMan开始起跑!");
- Console.Beep(654, 1200);
- SuperMan.Start(500);
- //Monster起跑
- Console.WriteLine("回车枪响,SpiderMan开始起跑!");
- SpiderMan.Start(300);
- //防止裁判的主进程先结束,让超人和蜘蛛侠的进程先执行完毕
- SuperMan.Join();
- SpiderMan.Join();
- //宣布赛跑结果
- AnnounceWinner();
- //程序暂停12秒
- Thread.Sleep(12000);
- }
- /// <summary>
- /// 赛跑的过程
- /// </summary>
- /// <param name="obj">赛跑参数</param>
- private static void RunnerWork(Object obj)
- {
- int length = Int32.Parse(obj.ToString());
- Thread CurrentThread = Thread.CurrentThread;
- string CurThreadName = CurrentThread.Name;
- int speed;
- //超人速度为20
- if (CurThreadName == SuperMan.Name)
- {
- speed = 50;
- }
- //蜘蛛侠速度为20
- else if (CurThreadName == SpiderMan.Name)
- {
- speed = 20;
- }
- //如果不可控线程进入,采用以下速度
- else
- {
- speed = 1;
- }
- Console.WriteLine("{0},开始起跑…………", CurThreadName);
- for (int count = speed; count <= length; count += speed)
- {
- Thread.Sleep(1000);
- Console.WriteLine("{0}……跑到了第{1}米", CurThreadName, count.ToString());
- //超人跑到一半,去拯救世界
- if (count == length / 2)
- {
- if (CurThreadName == SuperMan.Name)
- {
- Console.WriteLine("世界末日来临,超人去拯救世界……");
- string waitInfo = "..";
- //超人拯救世界过程
- for (int j = 0; j <= 10; j++)
- {
- Console.WriteLine("超人拯救世界中" + waitInfo);
- waitInfo += "..";
- Thread.Sleep(1000);
- }
- Console.WriteLine("超人去拯救世界归来,继续赛跑……");
- }
- }
- }
- Console.WriteLine("{0},到达终点!乐咧欢迎……", CurThreadName);
- WriteName(CurThreadName);
- }
- /// <summary>
- /// 跑到重点线后,选手自己在黑板上署名
- /// </summary>
- /// <param name="name">选手姓名</param>
- private static void WriteName(string name)
- {
- //黑板上没名字,才可以署自己的名字
- if (NameBoard.Length == 0)
- {
- Console.WriteLine("{0}去找粉笔了……", name);
- //找粉笔花费的时间
- Thread.Sleep(9000);
- Console.WriteLine("{0}拿着粉笔回来了,开始署名……", name);
- NameBoard = name;
- Console.WriteLine("{0}署完名后,开心的离开了……", name);
- }
- //黑板上有署名时不能再署名
- else
- {
- Console.WriteLine("{0}发现已经署名,桑心的离开了……", name);
- }
- }
- /// <summary>
- /// 宣布比赛结果
- /// </summary>
- private static void AnnounceWinner()
- {
- Console.WriteLine("我是裁判,我宣布这次比赛的冠军是{0}", NameBoard);
- }
- }
运行结果:
可以看到明明是SuperMan还在拯救地球时,SpiderMan已经到达终点,而裁判宣布的冠军却是SuperMan。仔细分析一下程序即可知道:虽然SpiderMan先到达终点,并且先发现黑板是空的,但是在SpiderMan寻找粉笔的过程中,SuperMan到达终点,并且也发现黑板是空的,于是两人都写上了自己的名字,但是因为后者的会覆盖前者的,所以胜利者成了SuperMan,整个过程如下图所示:
问题出现的原因在于,SpiderMan到达以后看到黑板,SuperMan仍然看到黑板,即这个黑板对于两个人都是可写的,后者会覆盖前者的内容,这种方式为异步写。
怎么克服这个问题?可以使用Lock锁住临界区代码,如下:
- //定义一个对象类型的objLock
- private static object objLock = new object();
- /// <summary>
- /// 跑到重点线后,选手自己在黑板上署名
- /// </summary>
- /// <param name="name">选手姓名</param>
- private static void WriteName(string name)
- {
- //采用异步读方式,筛选掉已经看到署名的线程,提高效率
- //黑板上没名字,才可以署自己的名字
- if (NameBoard.Length == 0)
- {
- //因为上面为异步读,所以可能多个线程可以进入到这一步
- lock (objLock)
- {
- //同步读方式
- if (NameBoard.Length == 0)
- {
- Console.WriteLine("{0}去找粉笔了……", name);
- //找粉笔花费的时间
- Thread.Sleep(9000);
- Console.WriteLine("{0}拿着粉笔回来了,开始署名……", name);
- NameBoard = name;
- Console.WriteLine("{0}署完名后,开心地离开了……", name);
- }
- //黑板上有署名时不能再署名
- else
- {
- Console.WriteLine("{0}发现已经署名,桑心地离开了……", name);
- }
- }
- }
- }
需要注意的是,锁住的内容(非临界区代码)必须是共享型的引用型数据,因为如果是局部变量针对一个线程锁不锁对其它线程意义不大;采用引用数据类型,可以保证每个线程锁住内容都指向同一个地址。
为了直观显示,没有抽象出超人、蜘蛛侠和裁判的类,以上就是一个简单的多线程应用实例,当然这是多线程的冰山一角,更多的还有待在以后开发中实践,这次争取在考试系统使用多线程优化抽题和判分等功能。
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