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C#多線程編程實例實戰

編輯:.NET實例教程
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,那麼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,操作完成之後應釋放相應的鎖。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 );
}
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