깊이 분석 C\#스 레 드 동기 화

전편 은 스 레 드 를 어떻게 열 고 스 레 드 간 에 서로 파 라 메 터 를 전달 하 는 지,그리고 스 레 드 에서 로 컬 변수 와 전체 공유 변수 차 이 를 소개 했다.
이 편 은 주로 스 레 드 동기 화 를 설명 한다.
공유 데이터 에 여러 스 레 드 가 동시에 접근 할 때 는 공유 데이터 가 파괴 되 지 않도록 스 레 드 로 동기 화해 야 합 니 다.여러 스 레 드 가 공유 데이터 에 동시에 접근 하지 않 으 면 스 레 드 동기 화 를 사용 하지 않 아 도 됩 니 다.
스 레 드 동기 화 에 도 문제 가 있 을 수 있 습 니 다.

성능 손실.가 져 오기,잠 금 해제,스 레 드 컨 텍스트 구축 전환 은 모두 성능 을 소모 합 니 다.

동기 화 는 라인 을 줄 을 서서 실행 을 기다 리 게 할 것 이다.

스 레 드 동기 화 방법:
가로막다
스 레 드 가 Sleep,Join,EndInvoke 를 호출 하면 스 레 드 가 막 힌 상태 입 니 다(Sleep 는 스 레 드 를 막 고 Join,EndInvoke 는 다른 스 레 드 를 막 습 니 다).cpu 에서 즉시 종료 합 니 다.(차단 상태의 스 레 드 는 cpu 를 소모 하지 않 습 니 다)
스 레 드 가 차단 과 비 차단 상태 에서 전환 할 때 몇 밀리초 의 시간 이 소 모 됩 니 다.

//Join
static void Main()
{
 Thread t = new Thread (Go);
 Console.WriteLine ("Main      ...."); 
 t.Start();
 t.Join();//  Main  
 Console.WriteLine ("Main      ，    ...");
}
 
static void Go()
{
 Console.WriteLine (" t     Go  ..."); 
}

//Sleep
static void Main()
{
 Console.WriteLine ("Main      ...."); 
 Thread.CurrentThread.Sleep(3000);//      
 Console.WriteLine ("Main      ，    ...");
}
 
 //Task
 static void Main()
{
 Task Task1=Task.Run(() => { 
  Console.WriteLine("task    ..."); 
  Thread.Sleep(1000);
  }); 
 Console.WriteLine(Task1.IsCompleted);  
 Task1.Wait();//      ，  Task1  
 Console.WriteLine(Task1.IsCompleted); 
}

잠 금 추가(lock)
잠 금 을 추가 하여 여러 스 레 드 가 같은 시간 에 하나의 스 레 드 만 이 방법 을 호출 할 수 있 고 다른 스 레 드 가 막 혔 습 니 다.
동기 화 대상 선택:

참조 형식 을 사용 하고 값 형식 에 자 물 쇠 를 추가 할 때 상자 에 넣 어 새로운 대상 을 만 듭 니 다.

은 private 장식 을 사용 하여 Public 를 사용 할 때 잠 금 이 생기 기 쉽다.(lock(this),lock(type:of(인 스 턴 스)를 사용 할 때 이 종 류 는 private 여야 합 니 다.

string 은 잠 금 대상 이 될 수 없습니다.

은 lock 에서 await 키 워드 를 사용 할 수 없습니다.

잠 금 은 정적 형식 이 어야 합 니까?
잠 겨 있 는 방법 이 정적 이 라면 이 잠 금 은 정적 형식 이 어야 합 니 다.이렇게 하면 전체 국면 에서 이 방법 을 잠 그 고 이 종류 가 몇 개의 실례 가 있 든 지 간 에 줄 을 서서 실행 해 야 한다.
잠 겨 있 는 방법 이 정적 이 아니라면 정적 형식의 잠 금 을 사용 할 수 없습니다.잠 겨 있 는 방법 은 인 스 턴 스 에 속 하기 때문에 이 인 스 턴 스 가 잠 금 방법 을 호출 하여 손상 되 지 않 으 면 됩 니 다.서로 다른 인 스 턴 스 간 에는 잠 금 이 필요 없습니다.이 자 물 쇠 는 모든 인 스 턴 스 를 잠 그 는 방법 이 아니 라 이 인 스 턴 스 만 잠 그 는 방법 입 니 다.*

class ThreadSafe
{
 private static object _locker = new object();
 
 void Go()
 {
 lock (_locker)
 {
 ......//        （Static Method）,               
 }
 }

private object _locker2=new object();
 void GoTo()
 {
 lock(_locker2)
 //       ，     ，      ，                 
 }
}

동기 화 대상 은 lock 의 대상 을 겸 할 수 있 습 니 다.
예:

class ThreadSafe
{
 private List <string> _list = new List <string>(); 
 void Test()
 {
 lock (_list)
 {
 _list.Add ("Item 1");
 }
 }
}

Monitorslock 은 사실 Monitors 의 간결 한 서법 이다.

lock (x) 
{ 
 DoSomething(); 
} 

둘 은 사실 같다.

System.Object obj = (System.Object)x; 
System.Threading.Monitor.Enter(obj); 
try 
{ 
 DoSomething(); 
} 
finally 
{ 
 System.Threading.Monitor.Exit(obj); 
} 

상호 배척 자물쇠(Mutex)
상호 배척 자 물 쇠 는 서로 배척 하 는 동기 화 대상 으로 같은 시간 에 있 고 하나의 스 레 드 만 이 그것 을 얻 을 수 있다.프로 세 스 단계 의 스 레 드 동기 화 를 실현 할 수 있 습 니 다.

class Program
 {
 //        
 public static Mutex mutex = new Mutex();

 static void Main(string[] args)
 {
  for (int i = 0; i < 3; i++)
  {
  //                  
  Thread test = new Thread(MutexMethod);
  test.Start();
  }
  Console.Read();
 }

 public static void MutexMethod()
 {
  Console.WriteLine("{0}        ", Thread.CurrentThread.Name);
  mut.WaitOne();
  Console.WriteLine("{0}        ", Thread.CurrentThread.Name); 
  Thread.Sleep(1000);
  Console.WriteLine("{0}        ", Thread.CurrentThread.Name);
  //      
  mut.ReleaseMutex();
  Console.WriteLine("{0}        ", Thread.CurrentThread.Name);
 }
 }

상호 배척 잠 금 은 서로 다른 프로 세 스 간 에 스 레 드 동기 화 를 실현 할 수 있다.
상호 배척 자 물 쇠 를 사용 하여 한 번 에 한 프로그램 만 시작 할 수 있 는 기능 을 실현 합 니 다.

 public static class SingleInstance
 {
 private static Mutex m;

 public static bool IsSingleInstance()
 {
  //          
  Boolean isCreateNew = false;
  try
  {
  m = new Mutex(initiallyOwned: true, name: "SingleInstanceMutex", createdNew: out isCreateNew);
  }
  catch (Exception ex)
  {
  
  }
  return isCreateNew;
 }
 }

상호 배척 자물쇠 의 세 개의 매개 변 수 를 가 진 구조 함수

initially Owned:initially Owned 가 true 라면 상호 배척 잠 금 의 초기 상 태 는 정례 화 된 스 레 드 에 의 해 가 져 오 는 것 입 니 다.그렇지 않 으 면 정례 화 된 스 레 드 는 가 져 오지 않 은 상태 입 니 다.

name:이 상호 배척 자물쇠 의 이름 은 운영 체제 에서 name 라 는 상호 배척 자물쇠 mutex 만 있 습 니 다.만약 에 하나의 스 레 드 가 이 name 의 상호 배척 자 물 쇠 를 얻 으 면 다른 스 레 드 는 이 상호 배척 자 물 쇠 를 얻 을 수 없습니다.그 스 레 드 가 이 스 레 드 에 풀 릴 때 까지 기 다 려 야 합 니 다.

createNew:지정 한 이름 의 상호 배척 체 가 존재 하면 false 로 돌아 갑 니 다.그렇지 않 으 면 true 로 돌아 갑 니 다.

신호 와 핸들lock 과 mutex 은 스 레 드 동기 화 를 실현 하여 한 번 에 한 스 레 드 만 실행 할 수 있 도록 확보한다.하지만 스 레 드 간 통신 은 이 루어 지지 않 는 다.스 레 드 가 서로 통신 해 야 한다 면 AutoResetEvent,ManualResetEvent 을 사용 하여 신 호 를 통 해 서로 통신 해 야 한다.그것들 은 모두 두 가지 상태 가 있 는데,중지 상태 와 비 중지 상태 이다.비 종료 상태 에 있 을 때 만 스 레 드 가 막 힐 수 있 습 니 다.
AutoResetEvent：AutoResetEvent 구조 함 수 는 bool 형식의 매개 변 수 를 전달 할 수 있 고 false 은 AutoResetEvent 대상 의 초기 상 태 를 비 종료 로 설정 하 는 것 을 나타 낸다.true 표지 의 종료 상태 라면 WaitOne 방법 은 더 이상 스 레 드 를 막 지 않 을 것 이다.그러나 이 종 류 는 자동 으로 종료 상 태 를 비 종료 로 수정 하기 때문에 이후 WaitOne 방법 을 사용 하면 차단 된다.WaitOne 방법 이 AutoResetEvent 대상 상태 가 종료 되 지 않 으 면 이 방법 을 사용 하 는 스 레 드 를 차단 합 니 다.시간 을 지정 할 수 있 습 니 다.신 호 를 받 지 못 하면 false 로 돌아 갑 니 다.set 방법 으로 막 힌 스 레 드 를 방출 합 니 다.하지만 한 번 에 막 힌 스 레 드 만 풀 수 있 습 니 다.

class ThreadSafe 
{ 
 static AutoResetEvent autoEvent; 

 static void Main() 
 { 
 // AutoResetEvent       
 autoEvent = new AutoResetEvent(false); 

 Console.WriteLine("     ..."); 
 Thread t = new Thread(DoWork); 
 t.Start(); 

 Console.WriteLine("   sleep 1 ..."); 
 Thread.Sleep(1000); 

 Console.WriteLine("       ..."); 
 autoEvent.Set(); 
 } 

 static void DoWork() 
 { 
 Console.WriteLine(" t    DoWork  ，      main    ..."); 
 autoEvent.WaitOne(); 
 Console.WriteLine(" t  DoWork     main    ，    ..."); 
 } 

} 

출력
주 스 레 드 실행...
주 스 레 드 sleep 1 초...
  t 스 레 드 실행 DoWork 방법,기본 스 레 드 신 호 를 기다 리 는 것 을 막 습 니 다...
메 인 스 레 드 신호 방출...
  t 스 레 드 DoWork 방법 으로 main 스 레 드 신 호 를 가 져 와 계속 실행...
ManualResetEventManualResetEvent 과 AutoResetEvent 의 용법 은 유사 하 다.AutoResetEvent 은 Set 방법 을 호출 한 후에 신 호 를 방출(종료)에서 차단(비 종료)으로 자동 으로 바 꾸 고 한 번 에 한 스 레 드 만 신 호 를 받 을 수 있 습 니 다.한편,ManualResetEvent 은 Set 방법 을 호출 한 후에 자동 으로 신 호 를 방출(종료)에서 차단(종료 되 지 않 음)으로 바 꾸 지 않 고 신 호 를 계속 방출 하여 한 번 에 여러 개의 차단 스 레 드 가 운행 되 고 Reset 방법 만 수 동 으로 호출 하여 신 호 를 방출(종료)에서 차단(종료 되 지 않 음)으로 바 꿉 니 다.이후 Wait.One 방법 을 재 호출 해 야 스 레 드 가 다시 막 힐 수 있 습 니 다.

public class ThreadSafe
{
 //            ManualResetEvent
 private static ManualResetEvent mre = new ManualResetEvent(false);

 static void Main()
 {
 for(int i = 0; i <= 2; i++)
 {
  Thread t = new Thread(ThreadProc);
  t.Name = "Thread_" + i;
  t.Start();
 }

 Thread.Sleep(500);
 Console.WriteLine("
          ，    ，  Set      ");

 mre.Set();

 Thread.Sleep(500);
 Console.WriteLine("
 ManualResetEvent       ，   Wait.One      ，     。");

 for(int i = 3; i <= 4; i++)
 {
  Thread t = new Thread(ThreadProc);
  t.Name = "Thread_" + i;
  t.Start();
 }

 Thread.Sleep(500);
 Console.WriteLine("
  Reset  ，ManualResetEvent       ，    Wait.One          ");
 

 mre.Reset();

 Thread t5 = new Thread(ThreadProc);
 t5.Name = "Thread_5";
 t5.Start();

 Thread.Sleep(500);
 Console.WriteLine("
  Set  ，      ");

 mre.Set();
 }


 private static void ThreadProc()
 {
 string name = Thread.CurrentThread.Name;

 Console.WriteLine(name + "      WaitOne()");

 mre.WaitOne();

 Console.WriteLine(name + "   ");
 }
}


//Thread_2      WaitOne()
//Thread_1      WaitOne()
//Thread_0      WaitOne()

//          ，    ，  Set      

//Thread_2   
//Thread_1   
//Thread_0   

// ManualResetEvent       ，   Wait.One      ，     。

//Thread_3      WaitOne()
//Thread_4      WaitOne()

//Thread_4   
//Thread_3   

///  Reset  ，ManualResetEvent       ，    Wait.One          

//Thread_5      WaitOne()
//  Set  ，      
//Thread_5   

Interlocked
하나의 변수 가 여러 스 레 드 로 수정 되면 읽 습 니 다.Interlocked 사용 가능 합 니 다.
컴퓨터 에 서 는 데이터 에 대한 첨삭 이 원자 적 이라는 것 을 보장 할 수 없다.왜냐하면 데이터 에 대한 조작 도 절차 적 이기 때문이다.

인 스 턴 스 변수의 값 을 레지스터 에 불 러 옵 니 다.

이 값 을 증가 하거나 감소 합 니 다.

인 스 턴 스 변수 에 이 값 을 저장 합 니 다.

Interlocked 은 다 중 스 레 드 가 공유 하 는 변수 에 원자 조작 을 제공 합 니 다.Interlocked 은 원자 조작 이 필요 한 방법 을 제공 했다.

public static int Add (ref int location1, int value); 두 개의 매개 변 수 를 더 하고 결과 와 값 을 이 첫 번 째 매개 변수 에 부여 합 니 다.

public static int Increment (ref int location); 증가 하 다.

public static int CompareExchange (ref int location1, int value, int comparand);

location 1 과 comparand 를 비교 하면 value 로 대 체 됩 니 다.
value 첫 번 째 매개 변수 가 세 번 째 매개 변수 와 같다 면 value 를 첫 번 째 매개 변수 에 할당 합 니 다.
comparand 와 첫 번 째 매개 변 수 를 비교 합 니 다.
ReaderWriterLock
자원 이나 데 이 터 를 방문 하기 전에 최신 으로 확보 하려 면그러면 ReaderWriterLock 을 사용 할 수 있 습 니 다.이 자 물 쇠 는 자원 에 대한 할당 이나 업 데 이 트 를 가 져 올 때 자신 만 이 자원 에 접근 할 수 있 고 다른 스 레 드 에 접근 할 수 없습니다.자물쇠그러나 이 데 이 터 를 자물쇠 로 읽 을 때 열 쇠 를 실현 할 수 없습니다.lock 은 같은 시간 에 하나의 스 레 드 만 실행 할 수 있 습 니 다.한편,ReaderWriterLock 은 같은 시간 에 여러 개의 스 레 드 가 읽 기 동작 을 수행 할 수 있 거나 잠 겨 있 는 스 레 드 만 쓰기 동작 을 수행 할 수 있 습 니 다.

 class Program
 {
 //       
 public static ReaderWriterLock readerwritelock = new ReaderWriterLock();
 static void Main(string[] args)
 {
  //          
  Thread t1 = new Thread(Write);
  // t1.Start(1);
  Thread t2 = new Thread(Write);
  //t2.Start(2);
  //   10       
  for (int i = 3; i < 6; i++)
  {
  Thread t = new Thread(Read);
  // t.Start(i);
  }

  Console.Read();

 }

 //     
 public static void Write(object i)
 {
  //      ，20    。
  Console.WriteLine("  ：" + i + "   ...");
  readerwritelock.AcquireWriterLock(Timeout.Infinite);
  Console.WriteLine("  ：" + i + "    " + DateTime.Now);
  //      
  Console.WriteLine("  ：" + i + "   ...");
  Thread.Sleep(1000);
  readerwritelock.ReleaseWriterLock();

 }

 //     
 public static void Read(object i)
 {
  Console.WriteLine("  ：" + i + "   ...");

  //      ，20    
  readerwritelock.AcquireReaderLock(Timeout.Infinite);
  Console.WriteLine("  ：" + i + "    " + DateTime.Now);
  //      
  Console.WriteLine("  ：" + i + "   ...");
  Thread.Sleep(1000);

  readerwritelock.ReleaseReaderLock();

 }
 }
//    writer reader  。         writer    。 reader     。

//  reader  
//  ：1   ...
//  ：1    2017/7/5 17:50:01
//  ：1   ...
//  ：2   ...
//  ：2    2017/7/5 17:50:02
//  ：2   ...

//  writer  
//  ：3   ...
//  ：5   ...
//  ：4   ...
//  ：5    2017/7/5 17:50:54
//  ：5   ...
//  ：3    2017/7/5 17:50:54
//  ：3   ...
//  ：4    2017/7/5 17:50:54
//  ：4   ...

참고:

MSDN

《CLR via C#》

이상 은 C\#스 레 드 동기 화 에 대한 상세 한 내용 을 깊이 분석 하고 c\#스 레 드 동기 화 에 관 한 자 료 는 우리 의 다른 관련 글 을 주목 하 세 요!