單個寫入程序/多個閱讀程序在.Net類庫中其實已經提供了實現，即System.Threading.ReaderWriterLock類。本文通過對常見的單個寫入/多個閱讀程序的分析來探索c#的多線程編程。

問題的提出

　　 所謂單個寫入程序/多個閱讀程序的線程同步問題，是指任意數量的線程訪問共享資源時，寫入程序（線程）需要修改共享資源，而閱讀程序（線程）需要讀取數據。在這個同步問題中，很容易得到下面二個要求：

　　 1） 當一個線程正在寫入數據時，其他線程不能寫，也不能讀。

　　 2） 當一個線程正在讀入數據時，其他線程不能寫，但能夠讀。

　　 在數據庫應用程序環境中經常遇到這樣的問題。比如說，有n個最終用戶，他們都要同時訪問同一個數據庫。其中有m個用戶要將數據存入數據庫，n-m個用戶要讀取數據庫中的記錄。

　　 很顯然，在這個環境中，我們不能讓兩個或兩個以上的用戶同時更新同一條記錄，如果兩個或兩個以上的用戶都試圖同時修改同一記錄，那么該記錄中的信息就會被破壞。

　　 我們也不讓一個用戶更新數據庫記錄的同時，讓另一用戶讀取記錄的內容。因為讀取的記錄很有可能同時包含了更新和沒有更新的信息，也就是說這條記錄是無效的記錄。

實現分析

　　 規定任一線程要對資源進行寫或讀操作前必須申請鎖。根據操作的不同，分為閱讀鎖和寫入鎖，操作完成之后應釋放相應的鎖。將單個寫入程序/多個閱讀程序的要求改變一下，可以得到如下的形式：

　　 一個線程申請閱讀鎖的成功條件是：當前沒有活動的寫入線程。

　　 一個線程申請寫入鎖的成功條件是：當前沒有任何活動（對鎖而言）的線程。

　　 因此，為了標志是否有活動的線程，以及是寫入還是閱讀線程，引入一個變量m_nActive，如果m_nActive > 0，則表示當前活動閱讀線程的數目，如果m_nActive=0，則表示沒有任何活動線程，m_nActive <0，表示當前有寫入線程在活動，注意m_nActive<0，時只能取-1的值，因為只允許有一個寫入線程活動。

　　 為了判斷當前活動線程擁有的鎖的類型，我們采用了線程局部存儲技術（請參閱其它參考書籍），將線程與特殊標志位關聯起來。

　　 申請閱讀鎖的函數原型為：public void AcquireReaderLock( int millisecondsTimeout )，其中的參數為線程等待調度的時間。函數定義如下：

public void AcquireReaderLock( int millisecondsTimeout ) { // m_mutext很快可以得到，以便進入臨界區 m_mutex.WaitOne( ); // 是否有寫入線程存在 bool bExistingWriter = ( m_nActive < 0 ); if( bExistingWriter ) { //等待閱讀線程數目加1,當有鎖釋放時，根據此數目來調度線程 m_nWaitingReaders++; } else { //當前活動線程加1 m_nActive++; } m_mutex.ReleaseMutex(); //存儲鎖標志為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 ) { //等待指定的時間 this.m_aeReaders.WaitOne( millisecondsTimeout, true ); } }

　　 它首先進入臨界區（用以在多線程環境下保證活動線程數目的操作的正確性）判斷當前活動線程的數目，如果有寫線程(m_nActive<0)存在，則等待指定的時間并且等待的閱讀線程數目加1。如果當前活動線程是讀線程(m_nActive>=0)，則可以讓讀線程繼續運行。

　　 申請寫入鎖的函數原型為：public void AcquireWriterLock( int millisecondsTimeout )，其中的參數為等待調度的時間。函數定義如下：

public void AcquireWriterLock( int millisecondsTimeout ) { // m_mutext很快可以得到，以便進入臨界區 m_mutex.WaitOne( ); // 是否有活動線程存在 bool bNoActive = m_nActive == 0; if( !bNoActive ) { m_nWaitingWriters++; } else { m_nActive--; } m_mutex.ReleaseMutex(); //存儲線程鎖標志 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 ) ); } //如果有活動線程，等待指定的時間 if( !bNoActive ) this.m_aeWriters.WaitOne( millisecondsTimeout, true ); }

　　 它首先進入臨界區判斷當前活動線程的數目，如果當前有活動線程存在，不管是寫線程還是讀線程（m_nActive），線程將等待指定的時間并且等待的寫入線程數目加1，否則線程擁有寫的權限。

　　 釋放閱讀鎖的函數原型為：public void ReleaseReaderLock()。函數定義如下：

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(); }

　　 釋放閱讀鎖時，首先判斷當前線程是否擁有閱讀鎖（通過線程局部存儲的標志），然后判斷是否有等待的閱讀線程，如果有，先將當前活動線程加1，等待閱讀線程數目減1，然后置事件為有信號。如果沒有等待的閱讀線程，判斷是否有等待的寫入線程，如果有則活動線程數目減1，等待的寫入線程數目減1。釋放寫入鎖與釋放閱讀鎖的過程基本一致，可以參看源代碼。

　　 注意在程序中，釋放鎖時，只會喚醒一個閱讀程序，這是因為使用AutoResetEvent的原歷，讀者可自行將其改成ManualResetEvent，同時喚醒多個閱讀程序，此時應令m_nActive等于整個等待的閱讀線程數目。

測試

　　 測試程序取自.Net FrameSDK中的一個例子，只是稍做修改。測試程序如下，

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(); } }

　　 從測試結果中可以看出，可以滿足單個寫入程序\多個閱讀程序的實現要求。

轉載于:https://www.cnblogs.com/hugh-lin/archive/2007/10/24/935764.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的[转]C#多线程编程实例实战的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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