线程同步

线程同步

• 1.基本的原子操作

  • 可借助Inerlocked类，无需锁定任何对象即可获取到正确结果，Inerlock提供了Increment、Decement和Add等基本数学操作的原子方法：Interlocked.Incement(ref _count)

• 2.Mutex类同步两个单独的线程，Mutex是一种原始的同步方式，只对一个线程授予对共享资源的独占访问
  • 主程序启动时，var m = new MutexName（false,MutexName）定义指定名称的互斥量，innitialOwner标志为false
  • 具名的互斥量是全局的操作系统对象，务必正确关闭互斥量，最好使用using代码块包裹互斥对象
  • 可用于不同的程序中同步线程，可被推广到大量的使用场景中
• 3.使用SemaphoreSlim类
  • static SemaphoreSlim _semaphore = new SemaphoreSlim(4);
    • 指定允许的并发线程数量
  • 当有一个线程完毕后，使用_semaphore.Release()发出信号完成工作
  • 混合模式：允许我们在等待时间很短的情况下无需使用上下文切换
• 4.AutoResetEvent类
  • 借助此类可以从一个线程向另一个线程发送通知。内核时间模式，等待时间不能太长
  • AutoResetEvent在调用Set（）把信号量释放后（信号量设置为True）然后自动返回终止状态（信号量为False）
• 5.ManualResetEventSlim类
  • 混合模式
  • 在调用set后，需要手动调用ReSet（）恢复到终止状态。
  • ManualResetSlim是AutoResetEvent的简化版本，是4.0新增的类，使用wait（）方法阻止线程
• 6.CountDownEvent
  • 如何使用CountdownEvent信号类来等待直到一定数量的操作完成
  • 定义最多能够进入关键代码的线程数：static CountdownEvent _countdown =new CountdownEvent(2);
  • 主要的两个方法：主线程中调用wait()等待、子线程中完毕后要调用Signal()发出信号表示事情做完，
  • 还可以动态的设计等待线程数量
• 7.Barrier
  • 指定我们想要同步的两个线程，子线程在调用SinalAndWait方法后会执行一个回调函数，
• 8.ReaderWriterLockSlim
  • 创建一个线程安全机制，在多线程中对一个集合进行读写操作，代表了一个管理资源访问的锁，允许多个线程同时读取，以及独占。
• 9.SpinWait
  • 介绍不使用内核模式的方式来使线程等待，SpinWait是一个混合同步构造，被设计为使用用户模式等待一段时间然后切换到内核模式以节省CPU时间。
• 简介
  • 当一个线程执行递增和递减操作时，其他线程需要依次等待，这就叫做线程同步
  • 多线程同时使用共享对象会产生竞争条件的问题
  • 同步线程使得对共享对象的操作能够以正确的顺序执行
• 如何实现线程同步

  • 1.尽量避免使用共享对象，那么就无须进行线程同步，重新设计程序可以移除共享状态，从而去掉复杂的同步构造

    2.必须使用共享状态，就只使用原子操作：操作只占用一个量子的时间，一次就可以完成，所以只有当前操作完成之后，其他线程才能执行其他操作，因此无须实现其他线程等待当前操作完成，避免了使用锁，也排除了死锁

    3.内核模式：如果上述两种方法还是不行，那么就不得不使用不同的方式来协调线程，第一种方式：设置等待的线程为阻塞状态（：线程处于阻赛状态只会占用尽可能少的CPU时间，意味着将至少引入一次所谓的上下文切换（context switch）（：操作系统的线程调度器）），调度器会保存等待的线程状态，并切换到另一个线程，依次恢复等待的线程状态。这需要消耗相当多的资源。如果线程需要被挂起的很长的时间，这样做是值得的。这种方式简称为内核模式（kernel_mode)，只有操作系统的内核才能阻止线程使用CPU时间。

    4.用户模式：如果线程只需要等待一小段时间，最好只是简单的等待，而不用将线程切换到阻塞状态，虽然线程切换到阻塞状态，虽然线程等待会浪费CPU时间，但我们节省了上下文切换耗费的CPU时间，模式为：用户模式（user_mode)。如果线程需要等待较长时间会浪费大量时间

    5.混合模式（hybrid）：合理的使用内核模式和混合模式，尝试使用用户模式等待，如果线程等待了足够长的时间，则会切换到阻塞状态以节省CPU资源