雖然執行緒可以在一定程度上提高程式執行的效率,但也會產生一些***。讓我們先看看如下的**:
class
increment
public
intresult
set}
public
void
inc()}}
class
program
for(
inti =0
; i
<
threads.length; i++)
console.writeline(inc.result);
//輸出n的值}
} 上面的程式的基本功能是使用increment
的inc
方法為n
遞增max
,所不同的是,將在main
方法中啟動30
個執行緒同時執行inc
方法。在本例中max
的值是10000
(通過increment
的構造方法傳入)。讀者可以執行一下這個程式,正常的結果應該是300000
,但通常不會得到這個結果,一般獲得的結果都比300000
小。其中的原因就是inc
方法中的n++
上,雖然從表面上看,n++
只是一條簡單的自增語言,但從底層分析,n++
的il**如下:
ldsfld //
獲得n的初始值,並壓到方法棧中
ldc.i4.1 //
將1壓到方法棧中
add //
從方法棧中彈出最頂端的兩個值,相加,然後將結果儲存在方法棧中
stfld //
從當前方法棧中彈出乙個值,並更新類欄位n
對於上面每一條il
語句是執行緒安全的,但是n++
這條c#
語句需要上面的四步才能完成,因此,n++
這條語句並不是執行緒安全的。只要在執行stfld
指令之前的任何一步由於其他執行緒獲得cpu
而中斷,那麼就會出現所謂的「髒」資料。
假設n的初始值為0
,在thread1
在執行完ldc.i4.1
後被thread2
中斷(add
指令並未執行),這時thread2
獲得的n
的初始值仍然是0
,假設thread2
順利執行完,那麼這時n
的值已經是1
了,當thread2
執行完後,thread1
繼續執行add
指令,並且thread1
也順利執行完,這時,在thread1
中的執行結果n
仍然是1
。因此,這也就出現了呼叫兩次n++
,n仍然為1
的情況。要解決這個問題的方法也很容易想到,就是讓上述四條il
語句要不都不執行,要執行就都執行完,這有點事務處理的意思。
在c#中解決這個問題的技術叫同步。同步的本質就是為某乙個**塊加鎖,使其成為乙個整體,共同進退。最簡單的是使用lock
為**塊加鎖。這個語句在前幾講已經多次使用過了。lock
語句可以鎖定任何的物件,如果鎖定的是類成員,直接使用lock(obj)
的形式即可,如果鎖定的是靜態成員,可以把鎖主在object
型別上,**如下:
lock(typeof(staticclass))
對於increment
類,我們可以鎖定
n++,也可以鎖定
inc方法,如鎖定
n++的
increment
類的**如下:
class
increment
public
intresult
set}
private
void
incn()
}public
void
inc()
}}也可以直接將如下的**放到for
迴圈中取代呼叫incn
方法,lock
(lockn)
或者直接將inc
方法鎖住,**如下:
public
void
inc()}}
但筆者並不建議直接將inc
鎖住,因為這樣就和單執行緒沒什麼區別了,雖然可以避免出現讀髒資料的情況,但卻犧牲的效率。
從本例分析得知,產生問題的原因就是因為n++
不是原子操作。而在.net framework
中提供了乙個interlocked
類,可以使n++
變成原子操作。interlocked
有一些方法,可以保證對變數的操作是原子的,如increment
方法保證n++
的操作是原子的,decrement
方法保證n--
的操作是原子的,exchange
方法保證為變數賦值的操作是原子的。因此,可以使用increment
方法來替換n++
,**如下:
public
void
inc()}
任何事物都具有兩面性,同步技術也不例外,在某些情況下,可以由於兩個執行緒互相鎖定某些物件而造成死鎖(就是兩個執行緒互相等待對方釋放物件)。這就象有兩個學生晚上在複習功課,他們都希望學習能超過對方,而且他們都很累了,但是誰也不肯先休息,是都在盯著對方屋裡的燈,期望著對方休息後。自己才休息。但卻誰也不肯先關燈,所以他們就只有這樣耗到天亮了。當然,解決這個問題的方法有兩個,第乙個就是其中乙個學生或兩個學生根本就不關心對方是否先睡覺,自己學累了就直接關燈了。當然,另外乙個方法就有點暴力了,就是到點就直接斷電,那誰也別學了(這也相當於執行緒中斷,不過不到萬不得以時最好別用這招)。
讓我們先舉乙個執行緒死鎖的例子,**如下:
class
program
}console.writeline(
"locka");
}public
static
void
lockb()
}console.writeline(
"lockb");
}public
static
void
main()}
在上面的**中,locka
方法會在當前執行緒中執行完lock(obja)
後延遲1
秒,而lockb
方法會在執行完lock(objb)
後延遲2
秒,一般locka
會先執行lock(objb
),但這時objb
已經被lockb
鎖住了,而且lockb
還在延遲(2
秒還沒到)。在這時,locka
已經將obja
和objb
都鎖上了,當lockb
執行到lock(obja)
時,由於obja
已經被鎖上,因此,lockb
就被阻塞了。而locka
在執行到lock(objb
)時,由於這時locka
還在延遲,因此,objb
也被鎖住了。locka
和lockb
也就相當於上述的兩個學生,互相等待對方關燈,但誰也不肯先關燈,所以就死鎖了。如果採用第一種方法非常簡單,就是保持被鎖定的多個物件的順序,如將lockb
方法的鎖定順序換一下,**如下:
public
static
void
lockb()
}console.writeline(
"lockb");
} 或是將locka
方法也改一下,先鎖objb
,再鎖obja
。 當然,也可以採用暴力一點的方法,當發現一些執行緒長時間沒反應時,可以使用
abort
方法強行中斷它們。**如下:
public
static
void
main()
在後面的文章中將講解c#
中其他的同步技術。
C 執行緒系列講座 4 同步與死鎖
雖然執行緒可以在一定程度上提高程式執行的效率,但也會產生一些 讓我們先看看如下的 class increment public intresult set public void inc class program for inti 0 i threads.length i console.writ...
C 執行緒系列講座 4 同步與死鎖
雖然執行緒可以在一定程度上提高程式執行的效率,但也會產生一些 讓我們先看看如下的 class increment public intresult set public void inc class program for inti 0 i threads.length i console.writ...
C 執行緒系列講座 4 同步與死鎖
雖然執行緒可以在一定程度上提高程式執行的效率,但也會產生一些 讓我們先看看如下的 class increment public intresult set public void inc class program for inti 0 i threads.length i console.writ...