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C# 线程基础之线程同步

news 2025/6/26 15:17:47

线程同步的手段很多
lock 是通过内存索引块 0 1 切换进行互斥的实现
互斥量信号量事件消息其实意思就是一个标记量
通过这个标记来进行类似的互斥手段

具体方式的分析代码在后
1.互斥量 Mutex 作用非常类似lock 一个Mutex 名称来代替 lock的引用对象
2.信号量 SemaphoreSlim 作用同时访问同一个资源的线程数量跨程序同步的场景下可以使用混合模式
3.事件标识 AutoResetEvent 作用类似lock 通过 waitone 阻塞与 set 通行但只有一个线程可用标识
4.事件标识 ManualResetEventSlim 通过 set 通行 reset 设置阻塞 wait 阻塞多个线程可用标识
5.事件标识 CountdownEvent 作用限制指定次数信号量达到后通行
6. SpinWait 自选锁混合模式
7. ReaderWriterLockSlim 读写锁

互斥量 Mutex ReleaseMutex 测试先在项目路径cmd用命令行dotnet run 执行然后在看断点

class Program
{static void Main(string[] args){const string MutexName = "testMutex";using (var m = new Mutex(false, MutexName)){if (!m.WaitOne(TimeSpan.FromSeconds(3), false)){Console.WriteLine("未捕获到互斥量");}else{Console.WriteLine("执行逻辑");Console.ReadLine();//释放互斥量m.ReleaseMutex();}}}
}

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信号量 SemaphoreSlim 设置数量为4 循环中执行3次主线程执行一次发现主线程没执行
必须释放信号量才可以满足最大执行数保存在4以内

class Program
{static void Main(string[] args){for (int i = 1; i <= 3; i++){string threadName = "Thread " + i;var t = new Thread(() => SemaphoreS(threadName, 2));t.Start();}var t1 = new Thread(() => SemaphoreS("4", 2));t1.Start();}static SemaphoreSlim _semaphore = new SemaphoreSlim(3);static void SemaphoreS(string name, int seconds){Console.WriteLine("{0} 开始", name);_semaphore.Wait();Console.WriteLine("{0} 执行", name);Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(seconds));Console.WriteLine("{0} 完成", name);//释放信号量//_semaphore.Release();}
}

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AutoResetEvent 设置俩个事件标识通过set 畅通信号 waitone 阻塞信号
于是可以看到子线程1》主线程2》子线程2 =子线程3》主线程3

class Program
{static void Main(string[] args){var t = new Thread(() => Process());t.Start();Console.WriteLine("主线程过程1");_workerEvent.WaitOne();Console.WriteLine("主线程过程2");_mainEvent.Set();_workerEvent.WaitOne();Console.WriteLine("主线程过程3");Console.ReadKey();}private static AutoResetEvent _workerEvent = new AutoResetEvent(false);private static AutoResetEvent _mainEvent = new AutoResetEvent(false);static void Process(){Console.WriteLine("子线程过程1");_workerEvent.Set();_mainEvent.WaitOne();Console.WriteLine("子线程过程2");Console.WriteLine("子线程过程3");_workerEvent.Set();}
}

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但是如果使用多个子线程发现其实只有1个子线程能够识别这个标识

ManualResetEventSlim 为了解决上诉 1个线程使用标识的问题俩个线程测试通过主线程set通行
子线程中reset阻塞并且wait等待 ManualResetEvent 用waitone

class Program
{static void Main(string[] args){var t = new Thread(() => Process(1));t.Start();var t1 = new Thread(() => Process(2));t1.Start();Console.WriteLine("主线程过程1");_mainEvent.Set();Thread.Sleep(3);Console.WriteLine("主线程过程2");_mainEvent.Set();Thread.Sleep(3);Console.WriteLine("主线程过程3"); _mainEvent.Set();Console.ReadKey();}private static ManualResetEvent _mainEvent = new ManualResetEvent(false);static void Process(int i){_mainEvent.WaitOne();Console.WriteLine(i+"子线程过程1");_mainEvent.Reset();_mainEvent.WaitOne();Console.WriteLine(i + "子线程过程2");_mainEvent.Reset();_mainEvent.WaitOne();Console.WriteLine(i + "子线程过程3");}
}

class Program
{static void Main(string[] args){var t = new Thread(() => Process(1));t.Start();var t1 = new Thread(() => Process(2));t1.Start();Console.WriteLine("主线程过程1");_mainEvent.Set();Thread.Sleep(3);Console.WriteLine("主线程过程2");_mainEvent.Set();Thread.Sleep(3);Console.WriteLine("主线程过程3"); _mainEvent.Set();Console.ReadKey();}private static ManualResetEventSlim _mainEvent = new ManualResetEventSlim(false);static void Process(int i){_mainEvent.Wait();Console.WriteLine(i+"子线程过程1");_mainEvent.Reset();_mainEvent.Wait();Console.WriteLine(i + "子线程过程2");_mainEvent.Reset();_mainEvent.Wait();Console.WriteLine(i + "子线程过程3");}
}

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CountdownEvent 达到指定次数继续通行否则 wait阻塞 signal记录次数 Dispose 释放

class Program
{static void Main(string[] args){Console.WriteLine("俩个线程");var t1 = new Thread(() => StartThread("线程1", 4));var t2 = new Thread(() => StartThread("线程2", 8));t1.Start();t2.Start();_countdown.Wait();Console.WriteLine("结束");_countdown.Dispose();Console.ReadKey();}static CountdownEvent _countdown = new CountdownEvent(2);//指定次数 如果设置3 那么 结束不会打印一直会阻塞static void StartThread(string message, int seconds){Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(seconds));Console.WriteLine(message);_countdown.Signal();//记录次数执行一次就会+1 如果不设置 那么不达到指定次数 也会一直 wait阻塞}
}

在这里插入图片描述 SpinWait 自选锁混合模式用户模式短时间循环等待然后行不通即切换上下文内核模式阻塞

class Program
{static void Main(string[] args){var t1 = new Thread(UserModeWait);//用户模式var t2 = new Thread(HybridSpinWait);//混合模式Console.WriteLine("用户模式");t1.Start();Thread.Sleep(1);_isOKUser = true;Console.WriteLine("混合模式");t2.Start();Thread.Sleep(5);_isOKSpin = true;Console.ReadKey();}static volatile bool _isOKUser = false; //volatile 修饰多个线程访问 最新值 存在内存中static volatile bool _isOKSpin = false;static void UserModeWait(){while (!_isOKUser){Console.Write("-不ok-");}Console.WriteLine();Console.WriteLine("用户模式OK");}static void HybridSpinWait(){var w = new SpinWait(); //先用户模式占用cpu资源等待循环9次 若还没等到执行通行 那么切换上下文 内核模式 阻塞 while (!_isOKSpin){w.SpinOnce();Console.WriteLine("混合模式上下文切换"+w.NextSpinWillYield);}Console.WriteLine("混合模式OK");}
}

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ReaderWriterLockSlim 读写锁就是读可共享锁写是互斥锁当断点设置在写锁的过程中可以看见读取的时候被阻塞了

class Program
{static void Main(string[] args){new Thread(Read) { IsBackground = true }.Start();new Thread(Read) { IsBackground = true }.Start();new Thread(Read) { IsBackground = true }.Start();new Thread(() => Write("Thread 1")) { IsBackground = true }.Start();new Thread(() => Write("Thread 2")) { IsBackground = true }.Start();Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(10));Console.ReadKey();}static ReaderWriterLockSlim _rw = new ReaderWriterLockSlim();static Dictionary<int, int> _items = new Dictionary<int, int>();static void Read(){Console.WriteLine("读取");while (true){try{_rw.EnterReadLock();foreach (var key in _items.Keys){Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.ManagedThreadId+ "读取字典"+key);Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(0.1));}}finally{_rw.ExitReadLock();}}}static void Write(string threadName){while (true){try{int newKey = new Random().Next(5);_rw.EnterUpgradeableReadLock();if (!_items.ContainsKey(newKey)){try{_rw.EnterWriteLock();_items[newKey] = 1;Console.WriteLine("{0}添加字典 {1}", threadName, newKey);}finally{_rw.ExitWriteLock();}}Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(0.1));}finally{_rw.ExitUpgradeableReadLock();}}}
}