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     * 贴子主题： C#多线程编程实例 举报  打印  推荐  IE收藏夹 
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     卷积内核 帅哥哟，离线，有人找我吗？
      
      
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    发贴心情 C#多线程编程实例

    问题的提出

    所谓单个写入程序/多个阅读程序的线程同步问题，是指任意数量的线程访问共享资源时，写入程序（线程）需要修改共享资源，而阅读程序（线程）需要读取数据。在这个同步问题中，很容易得到下面二个要求：

    1）当一个线程正在写入数据时，其他线程不能写，也不能读；   

    2）当一个线程正在读入数据时，其他线程不能写，但能够读。

    在数据库应用程序环境中经常遇到这样的问题。比如说，有n个最终用户，他们都要同时访问同一个数据库。其中有m个用户要将数据存入数据库，n-m个用户要读取数据库中的记录。

    很显然，在这个环境中，我们不能让两个或两个以上的用户同时更新同一条记录，如果两个或两个以上的用户都试图同时修改同一记录，那么该记录中的信息就会被破坏。

    我们也不让一个用户更新数据库记录的同时，让另一用户读取记录的内容。因为读取的记录很有可能同时包含了更新和没有更新的信息，也就是说这条记录是无效的记录。

    实现分析

    规定任一线程要对资源进行写或读操作前必须申请锁。根据操作的不同，分为阅读锁和写入锁，操作完成之后应释放相应的锁。将单个写入程序/多个阅读程序的要求改变一下，可以得到如下的形式：

    一个线程申请阅读锁的成功条件是：当前没有活动的写入线程。

    一个线程申请写入锁的成功条件是：当前没有任何活动（对锁而言）的线程。

    因此，为了标志是否有活动的线程，以及是写入还是阅读线程，引入一个变量m_nActive，如果m_nActive > 0，则表示当前活动阅读线程的数目，如果m_nActive=0，则表示没有任何活动线程，m_nActive <0，表示当前有写入线程在活动，注意m_nActive<0，时只能取-1的值，因为只允许有一个写入线程活动。

    为了判断当前活动线程拥有的锁的类型，我们采用了线程局部存储技术（请参阅其它参考书籍），将线程与特殊标志位关联起来。

    申请阅读锁的函数原型为：public void AcquireReaderLock( int millisecondsTimeout )，其中的参数为线程等待调度的时间。函数定义如下：


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    public void AcquireReaderLock( int millisecondsTimeout )

    {

    // m_mutext很快可以得到，以便进入临界区

    m_mutex.WaitOne( );    
    // 是否有写入线程存在    
    bool bExistingWriter = ( m_nActive < 0 );

    if( bExistingWriter )

    { //等待阅读线程数目加1,当有锁释放时，根据此数目来调度线程

    m_nWaitingReaders++;    
    }  else

    { //当前活动线程加1
    m_nActive++;    
    }

    m_mutex.ReleaseMutex();

    //存储锁标志为Reader    
    System.LocalDataStoreSlot slot = Thread.GetNamedDataSlot(m_strThreadSlotName);
    object obj = Thread.GetData( slot );
    LockFlags flag = LockFlags.None;

    if( obj != null )    
    flag = (LockFlags)obj ;    
    if( flag == LockFlags.None )

    {   
    Thread.SetData( slot, LockFlags.Reader );
    }    
    else    
    {
    Thread.SetData( slot, (LockFlags)((int)flag | (int)LockFlags.Reader ) );
    }
    if( bExistingWriter )
    { //等待指定的时间    
    this.m_aeReaders.WaitOne( millisecondsTimeout, true );

    }
    }

    它首先进入临界区（用以在多线程环境下保证活动线程数目的操作的正确性）判断当前活动线程的数目，如果有写线程(m_nActive<0)存在，则等待指定的时间并且等待的阅读线程数目加1。如果当前活动线程是读线程(m_nActive>=0)，则可以让读线程继续运行。

    申请写入锁的函数原型为：public void AcquireWriterLock( int millisecondsTimeout )，其中的参数为等待调度的时间。函数定义如下：

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    发贴心情 
    public void AcquireWriterLock( int millisecondsTimeout )

    {    
    // m_mutext很快可以得到，以便进入临界区    
    m_mutex.WaitOne( );
    // 是否有活动线程存在

    bool bNoActive = m_nActive == 0;

    if( !bNoActive )

    {  m_nWaitingWriters++;

    }   else
    {
    m_nActive--;
    }
    m_mutex.ReleaseMutex();
    //存储线程锁标志

    System.LocalDataStoreSlot slot = Thread.GetNamedDataSlot( "myReaderWriterLockDataSlot" );

    object obj = Thread.GetData( slot );    
    LockFlags flag = LockFlags.None;   
    if( obj != null )    
    flag = (LockFlags)Thread.GetData( slot );    
    if( flag == LockFlags.None )

    { Thread.SetData( slot, LockFlags.Writer );    
    }  else

    {   
    Thread.SetData( slot, (LockFlags)((int)flag | (int)LockFlags.Writer ) );
    }

    //如果有活动线程，等待指定的时间

    if( !bNoActive )
    this.m_aeWriters.WaitOne( millisecondsTimeout, true );
    }

    它首先进入临界区判断当前活动线程的数目，如果当前有活动线程存在，不管是写线程还是读线程（m_nActive），线程将等待指定的时间并且等待的写入线程数目加1，否则线程拥有写的权限。

    释放阅读锁的函数原型为：public void ReleaseReaderLock()。函数定义如下：

    public void ReleaseReaderLock()

    {    
    System.LocalDataStoreSlot slot = Thread.GetNamedDataSlot(m_strThreadSlotName );
    LockFlags flag = (LockFlags)Thread.GetData( slot );
    if( flag == LockFlags.None )

    {   return;
    }

    bool bReader = true;  switch( flag )
    {    
    case LockFlags.None:    
    break;
    case LockFlags.Writer:
    bReader = false;
    break;
    }

    if( !bReader )
    return;
    Thread.SetData( slot, LockFlags.None );
    m_mutex.WaitOne();
    AutoResetEvent autoresetevent = null;
    this.m_nActive --;
    if( this.m_nActive == 0 )
    {    if( this.m_nWaitingReaders > 0 )

    {    
    m_nActive ++ ;    
    m_nWaitingReaders --;    
    autoresetevent = this.m_aeReaders;
    }    
    else if( this.m_nWaitingWriters > 0)    
    {   
    m_nWaitingWriters--;

    m_nActive --;

    autoresetevent = this.m_aeWriters ;

    }    }

    m_mutex.ReleaseMutex();    
    if( autoresetevent != null )    
    autoresetevent.Set();    
    }

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    发贴心情 
    释放阅读锁时，首先判断当前线程是否拥有阅读锁（通过线程局部存储的标志），然后判断是否有等待的阅读线程，如果有，先将当前活动线程加1，等待阅读线程数目减1，然后置事件为有信号。如果没有等待的阅读线程，判断是否有等待的写入线程，如果有则活动线程数目减1，等待的写入线程数目减1。释放写入锁与释放阅读锁的过程基本一致，可以参看源代码。

    注意在程序中，释放锁时，只会唤醒一个阅读程序，这是因为使用AutoResetEvent的原历，读者可自行将其改成ManualResetEvent，同时唤醒多个阅读程序，此时应令m_nActive等于整个等待的阅读线程数目。

    测试

    测试程序取自.Net FrameSDK中的一个例子，只是稍做修改。测试程序如下：


    using System;    
    using System.Threading;   
    using MyThreading;    
    class Resource {    
    myReaderWriterLock rwl = new myReaderWriterLock();    
    public void Read(Int32 threadNum) {    
    rwl.AcquireReaderLock(Timeout.Infinite);

    try {   Console.WriteLine("Start Resource reading (Thread={0})", threadNum);

    Thread.Sleep(250);

    Console.WriteLine("Stop Resource reading (Thread={0})", threadNum);
    }

    finally {  rwl.ReleaseReaderLock();

    }   }

    public void Write(Int32 threadNum) {    
    rwl.AcquireWriterLock(Timeout.Infinite);    
    try {    
    Console.WriteLine("Start Resource writing (Thread={0})", threadNum);
    Thread.Sleep(750);
    Console.WriteLine("Stop Resource writing (Thread={0})", threadNum);
    }

    finally {  rwl.ReleaseWriterLock();    
    }   }    
    }    
    class App {

    static Int32 numAsyncOps = 20;    
    static AutoResetEvent asyncOpsAreDone = new AutoResetEvent(false);    
    static Resource res = new Resource();       
    public static void Main() {    
    for (Int32 threadNum = 0; threadNum < 20; threadNum++) {    
    ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(UpdateResource), threadNum);
    }

    asyncOpsAreDone.WaitOne();
    Console.WriteLine("All operations have completed.");    
    Console.ReadLine();    
    }

    // The callback method's signature MUST match that of a System.Threading.TimerCallback    
    // delegate (it takes an Object parameter and returns void)   
    static void UpdateResource(Object state) {    
    Int32 threadNum = (Int32) state;    
    if ((threadNum % 2) != 0) res.Read(threadNum);    
    else res.Write(threadNum);    
    if (Interlocked.Decrement(ref numAsyncOps) == 0)    
    asyncOpsAreDone.Set();    
    }    
    }

    ----------------------------------------------
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      注册：2007-01-01
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    2024/12/27 2:05:14

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