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设计模式--单例模式之Lock

1.为什么用Lock及关键知识

当我们使用线程的时候,效率最高的方式当然是异步,即个个线程同时运行,其间互不依赖和等待。当不同的线程都需要访问某个资源的时候,就需要同步机制了,也就是说当对同一个资源进行读写的时候,我们要使该资源在同一时刻只能被同一个线程操作,以确保每个操作都是有效即时的,也即保证其操作的原子性。lock是C#中最常用的同步方式,格式为lock(objectA){codeB} 。

 

lock(objectA){codeB}表示意义:

1. objectA被lock了吗?没有则由我来lock,否则一直等待,直至objectA被释放。
2. lock以后在执行codeB的期间其他线程不能调用codeB,也不能使用objectA。
3. 执行完codeB之后释放objectA,并且codeB可以被其他线程访问。

 

2.Lock(this)

using System;using System.Collections.Generic;using System.Linq;using System.Text;using System.Threading;namespace ConsoleApplication1{    class C1    {        private bool deadlocked = true;        //这个方法用到了lock,我们希望lock的代码在同一时刻只能由一个线程访问        public void LockMe(object o)        {            lock (this)            {                while (deadlocked)                {                    deadlocked = (bool)o;                    Console.WriteLine("Foo: I am locked :(");                    Thread.Sleep(500);                }            }        }        //所有线程都可以同时访问的方法        public void DoNotLockMe()        {            Console.WriteLine("I am not locked :)");        }    }    class Program    {        static void Main(string[] args)        {            C1 c1 = new C1();            //在t1线程中调用LockMe,并将deadlock设为true(将出现死锁)            Thread t1 = new Thread(c1.LockMe);            t1.Name = "非主线程";            t1.Start(true);            Thread.Sleep(1000);            //在主线程中lock c1            lock (c1)            {                //调用没有被lock的方法                c1.DoNotLockMe();                Console.WriteLine("我是主线程1111111111");                //调用被lock的方法,并试图将deadlock解除                c1.LockMe(true);                Console.WriteLine("我是主线程2222222222");            }        }    }}

 

解释:在t1线程中,会首先执行非主线程,LockMe调用了lock(this),也就是Main函数中的c1,这时候在主线程中调用lock(c1)时,必须要等待t1中的lock块执行完毕之后才能访问c1,但是此时非主线程已经是死锁的状态,即所有c1相关的操作都无法完成,于是我们看到连c1.DoNotLockMe()都没有执行。

 

3.Lock

using System;using System.Collections.Generic;using System.Linq;using System.Text;using System.Threading;namespace ConsoleApplication1{    class C1    {ss        private bool deadlocked = true;        private object locker = new object();        //这个方法用到了lock,我们希望lock的代码在同一时刻只能由一个线程访问        public void LockMe(object o)        {            lock (locker)            {                while (deadlocked)                {                    deadlocked = (bool)o;                    Console.WriteLine("Foo: I am locked :(");                    Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name);                    Thread.Sleep(500);                }            }        }        //所有线程都可以同时访问的方法        public void DoNotLockMe()        {            Console.WriteLine("I am not locked :)");        }    }    class Program    {        static void Main(string[] args)        {            C1 c1 = new C1();            //在t1线程中调用LockMe,并将deadlock设为true(将出现死锁)            Thread t1 = new Thread(c1.LockMe);            t1.Name = "非主线程";            t1.Start(true);            Thread.Sleep(1000);            //在主线程中lock c1            lock (c1)            {                //调用没有被lock的方法                c1.DoNotLockMe();                Console.WriteLine("我是主线程1111111111");                //调用被lock的方法,并试图将deadlock解除                c1.LockMe(true);                Console.WriteLine("我是主线程2222222222");            }        }    }}

 

解释:Thread.Sleep(1000);表示主线程进行的休眠,因此非主线程会先执行。当主线程不休眠时,可能就是先执行了。

         这次我们使用一个私有成员作文锁定变量(locker),在LockMe中仅仅锁定这个私有locker,而不是整个对象。这时候重新启动线程,可以看到虽然t1出现了死锁,DoNotLockMe()仍然可以由主线程访问,LockMe()依然不能访问,原因是其中锁定的Locker还没有被t1释放

 

4.关键点

1. lock(this)的缺点就是在一个线程(例如本例的t1)通过执行该类的某个使用"lock(this)"的方法(例如本例的LockMe())锁定 某对象之后, 导致整个对象无法被其他线程(例如本例的主线程)访问 - 因为很多人在其他线程(例如本例的主线程)中使用该类的时候会使用类似lock(c1)的代码。
2. 锁定的不仅仅是lock段里的代码,锁本身也是线程安全的。
3. 我们应该使用不影响其他操作的私有对象作为locker。
4. 在使用lock的时候,被lock的对象(locker)一定要是引用类型的,如果是值类型,将导致每次lock的时候都会将该对象装箱为一个新的引用对象(事实上如果使用值类型,C#编译器(3.5.30729.1)在编译时就会给出一个错误)。

C#的值类型包括:结构体(数值类型,bool型,用户定义的结构体),枚举,可空类型。

C#的引用类型包括:数组,用户定义的类、接口、委托,object,字符串。