C#多线程编程实例实战.docx
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C#多线程编程实例实战
C#多线程编程实例实战
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。
{
//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
boolbExistingWriter=（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（）;
//存储锁标志为Reader
System.LocalDataStoreSlotslot=Thread.GetNamedDataSlot（m_strThreadSlotName）;
objectobj=Thread.GetData（slot）;
LockFlagsflag=LockFlags.None;
if（obj!
=null）
flag=（LockFlags）obj;
if（flag==LockFlags.None）
{
Thread.SetData（slot,LockFlags.Reader）;
}
else
{
Thread.SetData（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）存在，则等待指定的时间并且等待的阅读线程数目加1。
如果当前活动线程是读线程（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：
publicvoidAcquireWriterLock（intmillisecondsTimeout），其中的参数为等待调度的时间。
函数定义如下：
publicvoidAcquireWriterLock（intmillisecondsTimeout）
{
//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
boolbNoActive=m_nActive==0;
if（!
bNoActive）
{
m_nWaitingWriters++;
}
else
{
m_nActive--;
}
m_mutex.ReleaseMutex（）;
//存储线程锁标志
System.LocalDataStoreSlotslot=Thread.GetNamedDataSlot（"myReaderWriterLockDataSlot"）;
objectobj=Thread.GetData（slot）;
LockFlagsflag=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）LockFlags.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：
publicvoidReleaseReaderLock（）。
函数定义如下：
publicvoidReleaseReaderLock（）
{
System.LocalDataStoreSlotslot=Thread.GetNamedDataSlot（m_strThreadSlotName）;
LockFlagsflag=（LockFlags）Thread.GetData（slot）;
if（flag==LockFlags.None）
{
return;
}
boolbReader=true;
switch（flag）
{
caseLockFlags.None:
break;
caseLockFlags.Writer:
bReader=false;
break;
}
if（!
bReader）
return;
Thread.SetData（slot,LockFlags.None）;
m_mutex.WaitOne（）;
AutoResetEventautoresetevent=null;
this.m_nActive--;
if（this.m_nActive==0）
{
if（this.m_nWaitingReaders>0）
{
m_nActive++;
m_nWaitingReaders--;
autoresetevent=this.m_aeReaders;
}
elseif（this.m_nWaitingWriters>0）
{
m_nWaitingWriters--;
m_nActive--;
autoresetevent=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.NetFrameSDK中的一个例子，只是稍做修改。
测试程序如下，
usingSystem;
usingSystem.Threading;
usingMyThreading;
classResource{
myReaderWriterLockrwl=newmyReaderWriterLock（）;
publicvoidRead（Int32threadNum）{
rwl.AcquireReaderLock（Timeout.Infinite）;
try{
Console.WriteLine（"StartResourcereading（Thread={0}）",threadNum）;
Thread.Sleep（250）;
Console.WriteLine（"StopResourcereading（Thread={0}）",threadNum）;
}
finally{
rwl.ReleaseReaderLock（）;
}
}
publicvoidWrite（Int32threadNum）{
rwl.AcquireWriterLock（Timeout.Infinite）;
try{
Console.WriteLine（"StartResourcewriting（Thread={0}）",threadNum）;
Thread.Sleep（750）;
Console.WriteLine（"StopResourcewriting（Thread={0}）",threadNum）;
}
finally{
rwl.ReleaseWriterLock（）;
}
}
}
classApp{
staticInt32numAsyncOps=20;
staticAutoResetEventasyncOpsAreDone=newAutoResetEvent（false）;
staticResourceres=newResource（）;
publicstaticvoidMain（）{
for（Int32threadNum=0;threadNum<20;threadNum++）{
ThreadPool.QueueUserWorkItem（newWaitCallback（UpdateResource）,threadNum）;
}
asyncOpsAreDone.WaitOne（）;
Console.WriteLine（"Alloperationshavecompleted."）;
Console.ReadLine（）;
}
//Thecallbackmethod'ssignatureMUSTmatchthatofaSystem.Threading.TimerCallback
//delegate（ittakesanObjectparameterandreturnsvoid）
staticvoidUpdateResource（Objectstate）{
Int32threadNum=（Int32）state;
if（（threadNum%2）!
=0）res.Read（threadNum）;
elseres.Write（threadNum）;
if（Interlocked.Decrement（refnumAsyncOps）==0）
asyncOpsAreDone.Set（）;
}
}
从测试结果中可以看出，可以满足单个写入程序\多个阅读程序的实现要求。
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