C#中的lock、Monitor、Mutex学习笔记

线程：线程是进程的独立执行单元，每一个进程都有一个主线程，除了主线程可以包含其他的线程。

多线程的意义：多线程有助于改善程序的总体响应性，提高cpu的效率。

多线程的应用程序域是相当不稳定的，因为多个线程在同一时间内都能运行共享的功能模块。为了保护应用程序的资源不被破坏，为多线程程序提供了三种加锁的机制，分别是：monitor类、lock关键字和mutex类。

1. lock

lock实现的功能是：使后进入的线程不会中断当前的线程，而是等待当前线程结束后再继续执行。

应用：

   private object thislock=new object();

   lock(thislock){
               //锁定的代码块
    }

注意：避免锁定 public 类型，否则实例将超出代码的控制范围。

常见的结构 lock (this)、lock (typeof (mytype)) 和 lock ("mylock")
违反此准则：如果实例可以被公共访问，将出现 lock (this) 问题。
如果 mytype 可以被公共访问，将出现 lock (typeof (mytype)) 问题。
由于进程中使用同一字符串的任何其他代码将共享同一个锁，所以出现 lock(“mylock”) 问题。
最佳做法是定义 private 对象来锁定, 或 private static 对象变量来保护所有实例所共有的数据。
下面举例说明lock的应用：
下面的例子中创建了5个次线程，次线程完成的任务就是：输出线程编码，延迟1秒，然后输出当时的时间

example：

using system;
using system.collections.generic;
using system.linq;
using system.text;
using system.threading;

namespace consoleapplication5 {
    class program {
        static void main(string[] args) {
        console.writeline ("程序开始时间："+datetime.now .tostring());
        example ex=new example ();
        thread []threads=new  thread[5];
        for (int i=0;i<5;i++)
        {
        threads[i]=new thread (new threadstart(ex.output));
        threads[i].name =string.format ("worker thread#{0}",i) ;
        }
        foreach(thread t in threads){
        t.start();
        }
        console.writeline("主线程最后一句代码！"+datetime.now.tostring());
        }
    }
    class example{
    private static object  thislock=new object ();
    public void output()
    {   
    lock(thislock){
    console .writeline("->{0}",thread.currentthread.name);
    thread.sleep(1000);
    console.writeline(datetime.now);
    }
    }
   
    }
}

实验结果如下：

           图1：加lock

      图2：没有lock    

从实验结果可以看出，加lock后，程序每次只能执行一个线程，只有当前线程执行完了，才会执行下一个线程未加lock，程序执行混乱，容易阻塞。

2. monitor

lock是对monitor的enter和exit的一个封装，因此monitor类的enter()和exit()方法的组合使用可以用lock关键字替代。

monitor类除了具有lock的功能外，还有以下功能：

tryenter()解决长期死等的问题，如果一个并发经常发生，并且持续时间很长，使用tryenter，可以有效防止死锁或者长时间 的等待。    

wait()释放对象上的锁，以便允许其他线程锁定和访问该对象。在其他线程访问对象时，调用线程将等待。脉冲信号用于通知等待线程有关对象状态的更改。

pulse(),pulseall()向一个或多个等待线程发送信号。该信号通知等待线程锁定对象的状态已更改，并且锁的所有者准备释放该锁。等待线程被放置在对象的就绪队列中以便它可以最后接收对象锁。一旦线程拥有了锁，它就可以检查对象的新状态以查看是否达到所需状态。

注意：pulse、pulseall和wait方法必须从同步的代码块内调用。

3. mutex(互斥体)

mutex的突出特点是可以跨应用程序域边界对资源进行独占访问，即可以用于同步不同进程中的线程，这种功能是以牺牲更多的系统资源为代价的。    

互斥体mutex和事件对象eventwaithandler属于内核对象，利用内核对象进行线程同步，线程必须要在用户模式和内核模式间切换，所以一般效率很低，但利用互斥对象和事件对象这样的内核对象，可以在多个进程中的各个线程间进行同步。

互斥体mutex类似于一个接力棒，拿到接力棒的线程才可以开始跑，当然接力棒一次只属于一个线程(thread affinity)，如果这个线程不释放接力棒(mutex.releasemutex)，那么其他所有需要接力棒运行的线程只能等着看热闹。