C多线程编程实例实战

1、C#多线程编程实例实战 问题的提出 所谓单个写入程序 / 多个阅读程序的线程同步问题， 是指任意数量的线 程访问共享资源时，写入程序（线程）需要修改共享资源，而阅读程序（线 程）需要读取数据。在这个同步问题中，很容易得到下面二个要求： 1 ） 当一个线程正在写入数据时，其他线程不能写，也不能读。 2 ） 当一个线程正在读入数据时，其他线程不能写，但能够读。 在数据库应用程序环境中经常遇到这样的问题。比如说，有 n 个最终 用户，他们都要同时访问同一个数据库。其中有 m个用户要将数据存入数据 库， n-m 个用户要读取数据库中的记录。 很显然，在这个环境中，我们不能让两个或两个以上的用户同时更新

2、 同一条记录，如果两个或两个以上的用户都试图同时修改同一记录，那么该 记录中的信息就会被破坏。 我们也不让一个用户更新数据库记录的同时，让另一用户读取记录的 内容。因为读取的记录很有可能同时包含了更新和没有更新的信息，也就是 说这条记录是无效的记录。 实现分析 规定任一线程要对资源进行写或读操作前必须申请锁。根据操作的不 同，分为阅读锁和写入锁，操作完成之后应释放相应的锁。将单个写入程序 / 多个阅读程序的要求改变一下，可以得到如下的形式： 一个线程申请阅读锁的成功条件是：当前没有活动的写入线程。 一个线程申请写入锁的成功条件是：当前没有任何活动（对锁而言） 的线程 因此，为了标志是否有活动的

3、线程，以及是写入还是阅读线程，引入 一个变量 m_nActive ，如果 m_nActive 0 ，则表示当前活动阅读线程的数 目，如果 m_nActive=0 ，则表示没有任何活动线程， m_nActive 0 ，表示当 前有写入线程在活动，注意 m_nActive0 ，时只能取 -1 的值，因为只允许有 一个写入线程活动。 为了判断当前活动线程拥有的锁的类型，我们采用了线程局部存储技 术(请参阅其它参考书籍) ，将线程与特殊标志位关联起来。 申请阅读锁的函数原型为： public void AcquireReaderLock( int millisecondsTimeout ) ，其中的参

4、数为线程等待调度的时间。函数定义如 下： public void AcquireReaderLock( int millisecondsTimeout ) / m_mutext 很快可以得到，以便进入临界区 m_mutex.WaitOne( ); / 是否有写入线程存在 bool bExistingWriter = ( m_nActive 0 ); if( bExistingWriter ) / 等待阅读线程数目加 1, 当有锁释放时，根据此数目来调度线程 m_nWaitingReaders+; else / 当前活动线程加 1 m_nActive+; m_mutex.ReleaseMutex

5、(); / 存储锁标志为 Reader System.LocalDataStoreSlot slot Thread.GetNamedDataSlot(m_strThreadSlotName); object obj = Thread.GetData( slot ); LockFlags flag = LockFlags.None; if( obj != null ) flag = (LockFlags)obj ; if( flag = LockFlags.None ) Thread.SetData( slot, LockFlags.Reader ); else Thread.SetData(

6、slot, (LockFlags)(int)flag | (int)LockFlags.Reader ) ); if( bExistingWriter ) / 等待指定的时间 this.m_aeReaders.WaitOne( millisecondsTimeout, true ); 它首先进入临界区(用以在多线程环境下保证活动线程数目的操作的 正确性)判断当前活动线程的数目，如果有写线程 (m_nActive=0) ，则可以让读线程继续运行。 申请写入锁的函数原型为： public void AcquireWriterLock( int millisecondsTimeout ) ，其中的参

7、数为等待调度的时间。函数定义如下： public void AcquireWriterLock( int millisecondsTimeout ) / m_mutext 很快可以得到，以便进入临界区 m_mutex.WaitOne( ); / 是否有活动线程存在 bool bNoActive = m_nActive = 0; if( !bNoActive ) m_nWaitingWriters+; else m_nActive-; m_mutex.ReleaseMutex(); / 存储线程锁标志 System.LocalDataStoreSlot slot Thread.GetNamedD

8、ataSlot( myReaderWriterLockDataSlot ); object obj = Thread.GetData( slot ); LockFlags flag = LockFlags.None; if( obj != null ) flag = (LockFlags)Thread.GetData( slot ); if( flag = LockFlags.None ) Thread.SetData( slot, LockFlags.Writer ); else Thread.SetData( slot, (LockFlags)(int)flag | (int)LockFl

9、ags.Writer ) ); / 如果有活动线程，等待指定的时间 if( !bNoActive ) this.m_aeWriters.WaitOne( millisecondsTimeout, true ); 它首先进入临界区判断当前活动线程的数目，如果当前有活动线程存 在，不管是写线程还是读线程( m_nActive )，线程将等待指定的时间并且等 待的写入线程数目加 1，否则线程拥有写的权限。 释放阅读锁的函数原型为： public void ReleaseReaderLock() 。函数 定义如下： public void ReleaseReaderLock() System.Loca

10、lDataStoreSlot slot Thread.GetNamedDataSlot(m_strThreadSlotName ); LockFlags flag = (LockFlags)Thread.GetData( slot ); if( flag = LockFlags.None ) return; bool bReader = true; switch( flag ) case LockFlags.None: break; case LockFlags.Writer: bReader = false; break; if( !bReader ) return; Thread.SetD

11、ata( slot, LockFlags.None ); m_mutex.WaitOne(); AutoResetEvent autoresetevent = null; this.m_nActive -; if( this.m_nActive = 0 ) if( this.m_nWaitingReaders 0 ) m_nActive + ; m_nWaitingReaders -; autoresetevent = this.m_aeReaders; else if( this.m_nWaitingWriters 0) m_nWaitingWriters-; m_nActive -; au

12、toresetevent = this.m_aeWriters ; m_mutex.ReleaseMutex(); if( autoresetevent != null ) autoresetevent.Set(); 释放阅读锁时，首先判断当前线程是否拥有阅读锁(通过线程局部存 储的标志)，然后判断是否有等待的阅读线程，如果有，先将当前活动线程 加 1，等待阅读线程数目减 1，然后置事件为有信号。如果没有等待的阅读 线程，判断是否有等待的写入线程，如果有则活动线程数目减1，等待的写 入线程数目减 1。释放写入锁与释放阅读锁的过程基本一致，可以参看源代 码。 注意在程序中，释放锁时，只会唤醒一个

13、阅读程序，这是因为使用 AutoResetEvent 的原历，读者可自行将其改成 ManualResetEvent ，同时唤 醒多个阅读程序，此时应令 m_nActive 等于整个等待的阅读线程数目。 测试 测试程序取自.Net FrameSDI中的一个例子，只是稍做修改。测试程序 如下， using System; using System.Threading; using MyThreading; class Resource myReaderWriterLock rwl = new myReaderWriterLock(); public void Read(Int32 threadNu

14、m) rwl.AcquireReaderLock(Timeout.Infinite); try Console.WriteLine(Start Resource reading (Thread=0), threadNum); Thread.Sleep(250); Console.WriteLine(Stop Resource reading (Thread=0), threadNum); finally rwl.ReleaseReaderLock(); public void Write(Int32 threadNum) rwl.AcquireWriterLock(Timeout.Infini

15、te); try Console.WriteLine(Start Resource writing (Thread=0), threadNum); Thread.Sleep(750); (Thread=0), threadNum); Console.WriteLine(Stop Resource writing finally rwl.ReleaseWriterLock(); class App static Int32 numAsyncOps = 20; static AutoResetEvent asyncOpsAreDone = new AutoResetEvent(false); st

16、atic Resource res = new Resource(); public static void Main() for (Int32 threadNum = 0; threadNum 20; threadNum+) ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(UpdateResource), threadNum); asyncOpsAreDone.WaitOne(); Console.WriteLine(All operations have completed.); Console.ReadLine(); / delegate (it takes an Object parameter and returns void)