C#多线程中线程同步的示例分析

这篇文章将为大家详细讲解有关C#多线程中线程同步的示例分析，小编觉得挺实用的，因此分享给大家做个参考，希望大家阅读完这篇文章后可以有所收获。

一、前言

我们先来看下面一个例子：

using System;using System.Threading;namespace ThreadSynchDemo{    class Program    {        private static int Counter = 0;        static void Main(string[] args)        {            Thread t1 = new Thread(() => {                for (int i = 0; i < 1000; i++)                {                    Counter++;                    Thread.Sleep(1);                }            });            t1.Start();            Thread t2 = new Thread(() => {                for (int i = 0; i < 1000; i++)                {                    Counter++;                    Thread.Sleep(1);                }            });            t2.Start();            Thread.Sleep(3000);            Console.WriteLine(Counter);            Console.ReadKey();        }    }}

我们猜想一下程序的输出结果是多少？2000？我们运行程序看一下输出结果：

我们看到，程序最后输出的结果跟我们预测的完全不一样，这是什么原因呢？这就是由线程同步引起的问题。

线程同步问题：是解决多个线程同时操作一个资源的问题。

在上面的例子中，t1和t2两个线程里面都是让变量Counter的值自增1，假设这时t1线程读取到Counter的值为200，可能t2线程执行非常快，t1线程读取Counter值的时候，t2线程已经把Counter的值改为了205，等t1线程执行完毕以后，Counter的值又被变为了201，这样就会出现线程同步的问题了。那么该如何解决这个问题呢？

二、解决线程同步问题

1、lock

解决线程同步问题最简单的是使用lock。lock可以解决多个线程同时操作一个资源引起的问题。lock是C#中的关键字，它要锁定一个资源，lock的特点是：同一时刻只能有一个线程进入lock的对象的范围，其它lock的线程都要等待。我们看下面优化后的代码：

using System;using System.Threading;namespace ThreadSynchDemo{    class Program    {        private static int Counter = 0;        // 定义一个locker对象        private static Object locker = new Object();        static void Main(string[] args)        {            #region 存在线程同步问题            //Thread t1 = new Thread(() => {            //    for (int i = 0; i < 1000; i++)            //    {            //        Counter++;            //        Thread.Sleep(1);            //    }            //});            //t1.Start();            //Thread t2 = new Thread(() => {            //    for (int i = 0; i < 1000; i++)            //    {            //        Counter++;            //        Thread.Sleep(1);            //    }            //});            //t2.Start();             #endregion            #region 使用Lock解决线程同步问题            Thread t1 = new Thread(() => {                for (int i = 0; i < 1000; i++)                {                    lock(locker)                    {                        Counter++;                    }                    Thread.Sleep(1);                }            });            t1.Start();            Thread t2 = new Thread(() => {                for (int i = 0; i < 1000; i++)                {                    lock (locker)                    {                        Counter++;                    }                    Thread.Sleep(1);                }            });            t2.Start();            #endregion            Thread.Sleep(3000);            Console.WriteLine(Counter);            Console.ReadKey();        }    }}

这时我们在运行程序，查看输出结果：

这时输出结果是正确的。

注意：lock只能锁住同一个对象，如果是不同的对象，还是会有线程同步的问题。lock锁定的对象必须是引用类型的对象。

我们在定义一个Object类型的对象，lock分别锁住两个对象，看看是什么结果：

using System;using System.Threading;namespace ThreadSynchDemo{    class Program    {        private static int Counter = 0;        // 定义一个locker对象        private static Object locker = new Object();        // 定义locker2        private static Object locker2 = new Object();        static void Main(string[] args)        {            #region 存在线程同步问题            //Thread t1 = new Thread(() => {            //    for (int i = 0; i < 1000; i++)            //    {            //        Counter++;            //        Thread.Sleep(1);            //    }            //});            //t1.Start();            //Thread t2 = new Thread(() => {            //    for (int i = 0; i < 1000; i++)            //    {            //        Counter++;            //        Thread.Sleep(1);            //    }            //});            //t2.Start();             #endregion            #region 使用Lock解决线程同步问题            //Thread t1 = new Thread(() => {            //    for (int i = 0; i < 1000; i++)            //    {            //        lock(locker)            //        {            //            Counter++;            //        }            //        Thread.Sleep(1);            //    }            //});            //t1.Start();            //Thread t2 = new Thread(() => {            //    for (int i = 0; i < 1000; i++)            //    {            //        lock (locker)            //        {            //            Counter++;            //        }            //        Thread.Sleep(1);            //    }            //});            //t2.Start();            #endregion            #region 使用lock锁住不同的对象也会有线程同步问题            Thread t1 = new Thread(() => {                for (int i = 0; i < 1000; i++)                {                    lock (locker)                    {                        Counter++;                    }                    Thread.Sleep(1);                }            });            t1.Start();            Thread t2 = new Thread(() => {                for (int i = 0; i < 1000; i++)                {                    lock (locker2)                    {                        Counter++;                    }                    Thread.Sleep(1);                }            });            t2.Start();            #endregion            Thread.Sleep(3000);            Console.WriteLine(Counter);            Console.ReadKey();        }    }}

程序运行结果：

可以看到，这时还是会有线程同步的问题。虽然使用了lock，但是我们锁住的是不同的对象，这样也会有线程同步问题。lock必须锁住同一个对象才可以。

我们下面在来看一个多线程同步问题的例子：

using System;using System.Threading;namespace ThreadSynchDemo2{    class Program    {        static int Money = 100;        /// 
        /// 定义一个取钱的方法        /// 
        ///         static void QuQian(string name)        {            Console.WriteLine(name + "查看一下余额" + Money);            int yue = Money - 1;            Console.WriteLine(name + "取钱");            Money = yue;            Console.WriteLine(name + "取完了，剩" + Money);        }        static void Main(string[] args)        {            Thread t1 = new Thread(() => {                for (int i = 0; i < 10; i++)                {                    QuQian("t2");                }            });            Thread t2 = new Thread(() => {                for (int i = 0; i < 10; i++)                {                    QuQian("t2");                }            });            t1.Start();            t2.Start();            t1.Join();            t2.Join();            Console.WriteLine("余额" + Money);            Console.ReadKey();        }    }}

我们看一下输出结果：

可以看到，最终的余额并不是80，这也是线程同步带来的问题，如何解决。解决思路就是使用同步的技术避免两个线程同时修改一个余额。

2、最大粒度——同步方法

在方法上面使用[MethodImpl(MethodImplOptions.Synchronized)]，标记该方法是同步方法，这样一个方法只能同时被一个线程访问。我们在QuQian的方法上面标记，修改后的代码如下：

using System;using System.Runtime.CompilerServices;using System.Threading;namespace ThreadSynchDemo2{    class Program    {        static int Money = 100;        /// 
        /// 定义一个取钱的方法，在上面标记为同步方法        /// 
        ///         [MethodImpl(MethodImplOptions.Synchronized)]        static void QuQian(string name)        {            Console.WriteLine(name + "查看一下余额" + Money);            int yue = Money - 1;            Console.WriteLine(name + "取钱");            Money = yue;            Console.WriteLine(name + "取完了，剩" + Money);        }        static void Main(string[] args)        {            Thread t1 = new Thread(() => {                for (int i = 0; i < 10; i++)                {                    QuQian("t2");                }            });            Thread t2 = new Thread(() => {                for (int i = 0; i < 10; i++)                {                    QuQian("t2");                }            });            t1.Start();            t2.Start();            t1.Join();            t2.Join();            Console.WriteLine("余额" + Money);            Console.ReadKey();        }    }}

程序输出结果：

现在的方法就是"线程安全"的了。什么是"线程安全"呢？"线程安全"是指方法可以被多个线程随意调用，而不会出现混乱。如果出现了混乱，那么就是"线程不安全"的。"线程安全"的方法可以在多线程里面随意的使用。

3、对象互斥锁

对象互斥锁就是我们上面讲的lock。我们在用lock来修改上面QuQian的例子：

using System;using System.Runtime.CompilerServices;using System.Threading;namespace ThreadSynchDemo2{    class Program    {        static int Money = 100;        /// 
        /// 定义一个取钱的方法，在上面标记为同步方法        /// 
        ///         //[MethodImpl(MethodImplOptions.Synchronized)]        //static void QuQian(string name)        //{        //    Console.WriteLine(name + "查看一下余额" + Money);        //    int yue = Money - 1;        //    Console.WriteLine(name + "取钱");        //    Money = yue;        //    Console.WriteLine(name + "取完了，剩" + Money);        //}        private static object locker = new object();        static void QuQian(string name)        {            Console.WriteLine(name + "查看一下余额" + Money);            int yue = Money - 1;            Console.WriteLine(name + "取钱");            Money = yue;            Console.WriteLine(name + "取完了，剩" + Money);        }        static void Main(string[] args)        {            Thread t1 = new Thread(() => {                for (int i = 0; i < 10; i++)                {                    // 使用对象互斥锁                    lock(locker)                    {                        QuQian("t1");                    }                }            });            Thread t2 = new Thread(() => {                for (int i = 0; i < 10; i++)                {                    lock (locker)                    {                        QuQian("t2");                    }                }            });            t1.Start();            t2.Start();            t1.Join();            t2.Join();            Console.WriteLine("余额" + Money);            Console.ReadKey();        }    }}

程序输出结果：

可以看到，最终的输出结果还是80。

同一时刻只能有一个线程进入同一个对象的lock代码块。必须是同一个对象才能起到互斥的作用。lock后必须是引用类型，不一定是object，只要是对象就行。

锁对象选择很重要，选不对就起不到同步的作用；选不对还有可能会造成其他地方被锁，比如用字符串做锁（因为字符串缓冲池导致导致可能用的是其他地方正在使用的锁），所以不建议使用字符串做锁。下面的代码就是不允许的：

lock("locker")

两个方法如果都用一个对象做锁，那么访问A的时候就不能访问B，因此锁选择很重要。

4、Monitor

其实lock关键字就是对Monitor的简化调用，lock最终会被编译成Monitor，因此一般不直接使用Monitor类，看下面代码：

using System;using System.Threading;namespace MonitorDemo{    class Program    {        static int Money = 100;        private static object locker = new object();        static void QuQian(string name)        {            // 等待没有人锁定locker对象，就锁定它，然后继续执行            Monitor.Enter(locker);            try            {                Console.WriteLine(name + "查看一下余额" + Money);                int yue = Money - 1;                Console.WriteLine(name + "取钱");                Money = yue;                Console.WriteLine(name + "取完了，剩" + Money);            }            finally            {                // 释放locker对象的锁                Monitor.Exit(locker);            }        }        static void Main(string[] args)        {            Thread t1 = new Thread(() => {                for (int i = 0; i < 10; i++)                {                        QuQian("t1");                }            });            Thread t2 = new Thread(() => {                for (int i = 0; i < 10; i++)                {                        QuQian("t2");                }            });            t1.Start();            t2.Start();            t1.Join();            t2.Join();            Console.WriteLine("余额" + Money);            Console.ReadKey();        }    }}

程序输出结果：

Monitor类里面还有TryEnter方法，如果Enter的时候有人在占用锁，它不会等待，而是会返回false。看下面的示例代码：

using System;using System.Threading;namespace MonitorDemo{    class Program    {        static int Money = 100;        private static object locker = new object();        static void QuQian(string name)        {            // 等待没有人锁定locker对象，就锁定它，然后继续执行            Monitor.Enter(locker);            try            {                Console.WriteLine(name + "查看一下余额" + Money);                int yue = Money - 1;                Console.WriteLine(name + "取钱");                Money = yue;                Console.WriteLine(name + "取完了，剩" + Money);            }            finally            {                // 释放locker对象的锁                Monitor.Exit(locker);            }        }        static void F1(int i)        {            if (!Monitor.TryEnter(locker))            {                Console.WriteLine("有人在锁着呢");                return;            }            Console.WriteLine(i);            Monitor.Exit(locker);        }        static void Main(string[] args)        {            //Thread t1 = new Thread(() => {            //    for (int i = 0; i < 10; i++)            //    {            //            QuQian("t1");            //    }            //});            //Thread t2 = new Thread(() => {            //    for (int i = 0; i < 10; i++)            //    {            //            QuQian("t2");            //    }            //});            Thread t1 = new Thread(() => {                for (int i = 0; i < 10; i++)                {                    F1(i);                }            });            Thread t2 = new Thread(() => {                for (int i = 0; i < 10; i++)                {                    F1(i);                }            });            t1.Start();            t2.Start();            t1.Join();            t2.Join();            Console.WriteLine("余额" + Money);            Console.ReadKey();        }    }}

程序输出结果：

关于"C#多线程中线程同步的示例分析"这篇文章就分享到这里了，希望以上内容可以对大家有一定的帮助，使各位可以学到更多知识，如果觉得文章不错，请把它分享出去让更多的人看到。