多线程的同步

一.同步一般有一下几种方式

1. 维护自由锁(InterLocked)实现同步

2. 监视器（Monitor）和互斥锁（lock）

3. 读写锁（ReadWriteLock)

4. 系统内核对象

1) 互斥(Mutex), 信号量(Semaphore), 事件(AutoResetEvent/ManualResetEvent)

2) 线程池

监视器（Moniter）

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/// 共同做的工作
///
private void Run()
{
string stringValue = null;
while (true)
{
Monitor.Enter(this);//锁定，保持同步
stringValue = (string)stringList[0];
Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name + "删除了" + stringValue);
stringList.RemoveAt(0);//删除ArrayList中的元素
if (stringList.Count == 0)
{
OnNumberClear(this, new EventArgs());//引发完成事件
}
Monitor.Exit(this);//取消锁定
Thread.Sleep(5);
}
}

 互斥锁(lock)

static public void ThreadFunc(object name)
{
 string str = name as string;
 Random rand = new Random();
 int count = rand.Next(100, 200);
 for (int i = 0; i < count; i++)
 {
 lock (NumList)
 {
 NumList.Add(i);
 Console.WriteLine("{0} {1}", str, i);
 }
 }
}

读写锁（ReadWriteLock)

static private ReaderWriterLock _rwlock = new ReaderWriterLock();

static public void ReaderThread(int thrdId) 
{ 
  try
  { // 请求读锁，如果100ms超时退出 
  _rwlock.AcquireReaderLock(10); 
  try
  { 
   int inx = _rand.Next(_list.Count); 
   if (inx < _list.Count) 
   Console.WriteLine("{0}thread {1}", thrdId, _list[inx]); 
  } 
  finally
  {
   _rwlock.ReleaseReaderLock(); 
  } 
  } 
  catch (ApplicationException) // 如果请求读锁失败 
  { 
  Console.WriteLine("{0}thread get reader lock out time!", thrdId); 
  } 
 } 
 static public void WriterThread() 
 { 
  try
  {
  // 请求写锁 
  _rwlock.AcquireWriterLock(100); 
  try
  { 
   string val = _rand.Next(200).ToString(); 
   _list.Add(val); // 写入资源 
   Console.WriteLine("writer thread has written {0}", val); 
  } 
  finally
  { // 释放写锁 
   _rwlock.ReleaseWriterLock(); 
  } 
  } 
  catch (ApplicationException) 
  { 
  Console.WriteLine("Get writer thread lock out time!"); 
  } 
}

系统内核对象 互斥对象（Mutex）

互斥对象的作用有点类似于监视器对象，确保一个代码块在同一时刻只有一个线程在执 行。互斥对象和监视器对象的主要区别就是，互斥对象一般用于跨进程间的线程同步，而监视器对象则用于进程内的线程同步。互斥对象有两种：一种是命名互斥； 另一种是匿名互斥。在跨进程中使用到的就是命名互斥，一个已命名的互斥就是一个系统级的互斥，它可以被其他进程所使用，只要在创建互斥时指定打开互斥的名 称就可以。在.Net中互斥是通过Mutex类来实现。

其实对于OpenExisting函数有两个重载版本，

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1	Mutex.OpenExisting (String)

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1	Mutex.OpenExisting (String, MutexRights)

对于默认的第一个函数其实是实现了第二个函数 MutexRights.Synchronize|MutexRights.Modify操作。

由于监视器的设计是基于.Net框架，而Mutex类是系统内核对象封装了win32的一个内核结构来实现互斥，并且互斥操作需要请求中断来完成，因此在进行进程内线程同步的时候性能上要比互斥要好。

典型的使用Mutex同步需要完成三个步骤的操作：1.打开或者创建一个Mutex实例；2.调用WaitOne()来请求互斥对象；3.最后调用ReleaseMutex来释放互斥对象。

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static public void AddString( string str) {   // 设置超时时限并在wait前退出非默认托管上下文   if (_mtx.WaitOne(1000, true ))   {   _resource.Add(str);   _mtx.ReleaseMutex();   } }

需要注意的是，WaitOne和ReleaseMutex必须成对出现，否则会导致进程死锁的发生，这时系统（.Net2.0）框架会抛出AbandonedMutexException异常。

信号量(Semaphore)

信号量就像一个夜总会：它有确切的容量，并被保镖控制。一旦满员，就没有人能再进入，其他人必须在外面排队。那么在里面离开一个人后，队头的人就可以进入。信号量的构造函数需要提供至少两个参数-现有的人数和最大的人数。

信号量的行为有点类似于Mutex或是lock，但是信号量没有拥有者。任意线程都可以调用Release来释放信号量而不像Mutex和lock那样需要线程得到资源才能释放。

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class SemaphoreTest {   static Semaphore s = new Semaphore(3, 3); // 当前值=3; 容量=3   static void Main()   {    for ( int i = 0; i < 10; i++)    new Thread(Go).Start();   }   static void Go()   {    while ( true )    {    s.WaitOne();    Thread.Sleep(100); // 一次只有个线程能被处理    s.Release();    }   } }   事件(ManualResetEvent/AutoResetEvent) < src= "http://blog.youkuaiyun.com/count.aspx?ID=1857459&Type=Rank" type= "text/javascript" >

AutoResetEvent

一个AutoResetEvent象是一个"检票轮盘"：插入一张通行证然后让一个 人通过。"auto"的意思就是这个"轮盘"自动关闭或者打开让某人通过。线程将在调用WaitOne后进行等待或者是阻塞，并且通过调用Set操作来插 入线程。如果一堆线程调用了WaitOne操作，那么"轮盘"就会建立一个等待队列。一个通行证可以来自任意一个线程，换句话说任意一个线程都可以通过访 问AutoResetEvent对象并调用Set来释放一个阻塞的线程。

如果在Set被调用的时候没有线程等待，那么句柄就会一直处于打开状态直到有线程调 用了WaitOne操作。这种行为避免了竞争条件-当一个线程还没来得急释放而另一个线程就开始进入的情况。因此重复的调用Set操作一个"轮盘"哪怕是 没有等待线程也不会一次性的让所有线程进入。

WaitOne操作接受一个超时参数-当发生等待超时的时候，这个方法会返回一个 false。当已有一个线程在等待的时候，WaitOne操作可以指定等待还是退出当前同步上下文。Reset操作提供了关闭"轮盘"的操作。 AutoResetEvent能够通过两个方法来创建: 1.调用构造函数 EventWaitHandle wh = new AutoResetEvent (false); 如果boolean值为true，那么句柄的Set操作将在创建后自动被调用 ；2. 通过基类EventWaitHandle方式 EventWaitHandle wh = new EventWaitHandle (false, EventResetMode.Auto); EventWaitHandle构造函数允许创建一个ManualResetEvent。人们应该通过调用Close来释放一个Wait Handle在它不再使用的时候。当在应用程序的生存期内Wait handle继续被使用，那么如果遗漏了Close这步，在应用程序关闭的时候也会被自动释放。

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class BasicWaitHandle {   static EventWaitHandle wh = new AutoResetEvent( false );   static void Main()   {    new Thread(Waiter).Start();    Thread.Sleep(1000); // 等待一会儿    wh.Set(); // 唤醒   }   static void Waiter()   {    Console.WriteLine( "Waiting..." );    wh.WaitOne(); // 等待唤醒    Console.WriteLine( "Notified" );   } }

ManualResetEvent

ManualResetEvent是AutoResetEvent的一个特例。它的 不同之处在于在线程调用WaitOne后不会自动的重置状态。它的工作机制有点象是开关：调用Set打开并允许其他线程进行WaitOne；调用 Reset关闭那么排队的线程就要等待，直到下一次打开。可以使用一个带volatile声明的boolean字段来模拟间断休眠 - 通过重复检测标志，然后休眠一小段时间。

ManualResetEvent常常被用于协助完成一个特殊的操作，或者让一个线程在开始工作前完成初始化。

线程池(Thread Pooling)

如果你的应用程序拥有大量的线程并花费大量的时间阻塞在一个Wait Handle上，那么你要考虑使用线程池(Thead pooling)来处理。线程池通过合并多个Wait Handle来节约等待的时间。当Wait Handle被激活时，使用线程池你需要注册一个Wait Handle到一个委托去执行。通过调用ThreadPool.RegisterWaitForSingleObject方法：

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class Test {   static ManualResetEvent starter = new ManualResetEvent( false );   public static void Main()   {    ThreadPool.RegisterWaitForSingleObject(starter,Go, "hello" ,-1, true );    Thread.Sleep(5000);    Console.WriteLine( "Signaling worker..." );    starter.Set();    Console.ReadLine();   }   public static void Go( object data, bool timedOut)   {    Console.WriteLine( "Started " + data); // Perform task...   } }

对于Wait Handle和委托，RegisterWaitForSingleObject接受一个"黑盒"对象并传递给你的委托（就像 ParameterizedThreadStart），超时设置和boolean标志指示了关闭和循环的请求。所有进入池中的线程都被认为是后台线程，这 就意味着它们不再由应用程序控制，而是由系统控制直到应用程序退出。

注意：如果这时候调用Abort操作，可能会发生意想不到的情况。

你也可以通过调用QueueUserWorkItem方法使用线程池，指定委托并立即被执行。这时你不能在多任务情况下保存共享线程，但是可以得到另外的好处：线程池会保持一个线程的总容量，当作业数超出容量时自动插入任务。

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class Test {   static object workerLocker = new object ();   static int runningWorkers = 100;   public static void Main()   {    for ( int i = 0; i < runningWorkers; i++)    {    ThreadPool.QueueUserWorkItem(Go, i);    }    Console.WriteLine( "Waiting for threads to complete..." );    lock (workerLocker)    {    while (runningWorkers > 0)     Monitor.Wait(workerLocker);    }    Console.WriteLine( "Complete!" );    Console.ReadLine();   }   public static void Go( object instance)   {    Console.WriteLine( "Started: " + instance);    Thread.Sleep(1000);    Console.WriteLine( "Ended: " + instance);    lock (workerLocker)    {    runningWorkers--;    Monitor.Pulse(workerLocker);    }   } }

为了传递多个对象到目标方法，你必须定义一个客户对象并包含所有属性或通过调用异步的委托。如Go方法接受两参数：