C#代码中的线程安全问题（ThreadSafety）

    这节讲一下线程安全的例子，以及如何解决线程安全问题。

    上节提到了线程安全的问题，说了一个例子，1000个人抢100张票，这节就从此案例着手，下面先看一下代码实现：

private static int tickets = 100;
static void Main(string[] args)
{
    Thread thread = BuyTicket();
    Thread thread2 = BuyTicket();
    Thread thread3 = BuyTicket();
    thread.Name = "Thread1";
    thread2.Name = "Thread2";
    thread3.Name = "Thread3";
    thread.Start();
    thread2.Start();
    thread3.Start();
    Thread.Sleep(5000);
}
private static Thread BuyTicket()
{
    Thread thread = new Thread(() =>
      {
          while (tickets > 0)
          {
                Console.WriteLine($"{Thread.CurrentThread.Name}---------------->买了一张票，票号为：{tickets}");
                tickets--;
          }
      });
    thread.IsBackground = true;
    return thread;
}

    现有三个线程，同时访问共享资源tickets ，我们先来看一下运行结果：

    

    100卖出了三次，这就是很明显的线程安全问题，也就是说，他们都同时进入到了while块中，同时拿到了tickets为100的值，所以我们解决线程安全问题，就要从此处下手，让线程访问共享数据的时候，同一时刻只能有一个线程去访问。

 

    lock锁

    解决线程安全的方法就是加锁（同步锁，互斥锁），现在将代码改一下，使其线程安全：

private static object o = new object();
private static int tickets = 100;
static void Main(string[] args)
{
    Thread thread = BuyTicket();
    Thread thread2 = BuyTicket();
    Thread thread3 = BuyTicket();
    thread.Name = "Thread1";
    thread2.Name = "Thread2";
    thread3.Name = "Thread3";
    thread.Start();
    thread2.Start();
    thread3.Start();
    Thread.Sleep(5000);
}
private static Thread BuyTicket()
{
    Thread thread = new Thread(() =>
      {
          while (true)
          {
              lock (o)
              {
                  if (tickets > 0)
                  {
                      Console.WriteLine($"{Thread.CurrentThread.Name}---------------->买了一张票，票号为：{tickets}");
                      tickets--;
                  }
              }
          }
      });
    thread.IsBackground = true;
    return thread;
}

 

     在while块中，我加上了一个lock块，它需要一个Object类型的参数作为同步对象，被lock块包住的代码，在同一时间只能有一个线程访问，看一下运行结果（方便查看，我将数量改为了30）：

   

   可以看到，线程安全问题已经解决。我们再来看一下同步对象:

lock (object obj){}

    lock块，它需要一个object类型的参数作为同步对象，也就是说，线程走到这里，会先看看这个同步对象是不是被占用着，如未被占用，则进入，否则线程阻塞，直到同步对象被解除占用，注意，多个线程，要使用一个同步对象，不然，一个线程访问一个单独的同步对象，那跟没加锁一样，另外，根据多态性，这个同步对象可以是任意对象，因为object是所有类的父类，但是string类型不可用，这点要注意。

 

Monitor锁

    monitor锁的用法跟lock差不多，请看如下代码：

while (true)
{
    Monitor.Enter(o);
    if (tickets > 0)
    {
        Console.WriteLine($"{Thread.CurrentThread.Name}---------------->买了一张票，票号为：{tickets}");
        tickets--;
    }
    Monitor.Exit(o);
}

   monitor将代码块改为了enter和exit两个方法，也是需要同步对象。

 

Mutex互斥锁

    互斥锁是一个互斥的同步对象，同一时间有且仅有一个线程可以获取它。跟monitor一样，也是通过两个方法控制的，具体用法请看下面的代码：

private static Mutex mutex = new Mutex();
private static Thread BuyTicket3()
{
    Thread thread = new Thread(() =>
      {
          while (true)
          {
              mutex.WaitOne();//等待
              if (tickets > 0)
              {
                  Console.WriteLine($"{Thread.CurrentThread.Name}---------------->买了一张票，票号为：{tickets}");
                  tickets--;
              }
              mutex.ReleaseMutex();//解除
          }
      });
    thread.IsBackground = true;
    return thread;
}

死锁

    如果滥用线程锁，容易出现死锁的问题，什么是死锁呢？比如有两个线程T1,T2，它们共用两个同步锁L1,L2，T1先走L1,T2先走L2,T1下一步走L2,T2下一步走l1,这样这两个线程各种握着对方的下一步锁，一直阻塞最后谁也走不了。或者使用像monitor这样的锁，突然出现异常，Exit方法来不及执行，也会死锁，其它的线程也会一直阻塞。下面来演示一下：

private static Thread BuyTicket2()
{
    Thread thread = new Thread(() =>
      {
          try
          {
              while (true)
              {
                  Monitor.Enter(o);
                  throw new Exception("THREAD DEAD!");
                  if (tickets > 0)
                  {
                      Console.WriteLine($"{Thread.CurrentThread.Name}---------------->买了一张票，票号为：{tickets}");
                      tickets--;
                  }
                  Monitor.Exit(o);
              }
          }
          catch{}          
      });
    thread.IsBackground = true;
    return thread;
}

    运行结果如下：

    

    因为一开始线程就直接死锁，其它的线程无法继续执行，会一直阻塞。

 

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