上一篇介绍了如何开启线程，线程间相互传递参数，及线程中本地变量和全局共享变量区别。

本篇主要说明线程同步。

如果有多个线程同时访问共享数据的时候，就必须要用线程同步，防止共享数据被破坏。如果多个线程不会同时访问共享数据，可以不用线程同步。

线程同步也会有一些问题存在：

性能损耗。获取，释放锁，线程上下文建切换都是耗性能的。

同步会使线程排队等待执行。

线程同步的几种方法：

阻塞

当线程调用Sleep，Join，EndInvoke，线程就处于阻塞状态（Sleep使调用线程阻塞，Join、EndInvoke使另外一个线程阻塞），会立即从cpu退出。（阻塞状态的线程不消耗cpu）

当线程在阻塞和非阻塞状态间切换时会消耗几毫秒时间。

//Joinstatic void Main(){ Thread t = new Thread (Go); Console.WriteLine ("Main方法已经运行...."); t.Start(); t.Join();//阻塞Main方法 Console.WriteLine ("Main方法解除阻塞，继续运行...");} static void Go(){ Console.WriteLine ("在t线程上运行Go方法..."); }//Sleepstatic void Main(){ Console.WriteLine ("Main方法已经运行...."); Thread.CurrentThread.Sleep(3000);//阻塞当前线程 Console.WriteLine ("Main方法解除阻塞，继续运行...");} //Task static void Main(){ Task Task1=Task.Run(() => { Console.WriteLine("task方法执行..."); Thread.Sleep(1000); }); Console.WriteLine(Task1.IsCompleted); Task1.Wait();//阻塞主线程 ，等该Task1完成 Console.WriteLine(Task1.IsCompleted); }

加锁（lock）

加锁使多个线程同一时间只有一个线程可以调用该方法，其他线程被阻塞。

同步对象的选择：

• 使用引用类型，值类型加锁时会装箱，产生一个新的对象。
• 使用private修饰，使用public时易产生死锁。（使用lock（this），lock(typeof(实例))时，该类也应该是private）。
• string不能作为锁对象。
• 不能在lock中使用await关键字
  

锁是否必须是静态类型？

如果被锁定的方法是静态的，那么这个锁必须是静态类型。这样就是在全局锁定了该方法，不管该类有多少个实例，都要排队执行。

如果被锁定的方法不是静态的，那么不能使用静态类型的锁，因为被锁定的方法是属于实例的，只要该实例调用锁定方法不产生损坏就可以，不同实例间是不需要锁的。这个锁只锁该实例的方法，而不是锁所有实例的方法.*

class ThreadSafe{ private static object _locker = new object(); void Go() { lock (_locker) { ......//共享数据的操作 （Static Method）,使用静态锁确保所有实例排队执行 } }private object _locker2=new object(); void GoTo() { lock(_locker2) //共享数据的操作，非静态方法，是用非静态锁，确保同一个实例的方法调用者排队执行 }}

同步对象可以兼作它lock的对象

如：

class ThreadSafe{ private List <string> _list = new List <string>(); void Test() { lock (_list) { _list.Add ("Item 1"); } }}

Monitors

lock其实是Monitors的简洁写法。

lock (x) { DoSomething(); }

两者其实是一样的。

System.Object obj = (System.Object)x; System.Threading.Monitor.Enter(obj); try { DoSomething(); } finally { System.Threading.Monitor.Exit(obj); }

互斥锁（Mutex）

互斥锁是一个互斥的同步对象，同一时间有且仅有一个线程可以获取它。可以实现进程级别上线程的同步。

class Program { //实例化一个互斥锁 public static Mutex mutex = new Mutex(); static void Main(string[] args) { for (int i = 0; i < 3; i++) { //在不同的线程中调用受互斥锁保护的方法 Thread test = new Thread(MutexMethod); test.Start(); } Console.Read(); } public static void MutexMethod() { Console.WriteLine("{0} 请求获取互斥锁", Thread.CurrentThread.Name); mut.WaitOne(); Console.WriteLine("{0} 已获取到互斥锁", Thread.CurrentThread.Name); Thread.Sleep(1000); Console.WriteLine("{0} 准备释放互斥锁", Thread.CurrentThread.Name); // 释放互斥锁 mut.ReleaseMutex(); Console.WriteLine("{0} 已经释放互斥锁", Thread.CurrentThread.Name); } }

互斥锁可以在不同的进程间实现线程同步

使用互斥锁实现一个一次只能启动一个应用程序的功能。

public static class SingleInstance { private static Mutex m; public static bool IsSingleInstance() { //是否需要创建一个应用 Boolean isCreateNew = false; try { m = new Mutex(initiallyOwned: true, name: "SingleInstanceMutex", createdNew: out isCreateNew); } catch (Exception ex) { } return isCreateNew; } }

互斥锁的带有三个参数的构造函数

initiallyOwned: 如果initiallyOwned为true，互斥锁的初始状态就是被所实例化的线程所获取，否则实例化的线程处于未获取状态。

name:该互斥锁的名字，在操作系统中只有一个命名为name的互斥锁mutex，如果一个线程得到这个name的互斥锁，其他线程就无法得到这个互斥锁了，必须等待那个线程对这个线程释放。

createNew:如果指定名称的互斥体已经存在就返回false，否则返回true。

信号和句柄

lock和mutex可以实现线程同步，确保一次只有一个线程执行。但是线程间的通信就不能实现。如果线程需要相互通信的话就要使用AutoResetEvent,ManualResetEvent，通过信号来相互通信。它们都有两个状态，终止状态和非终止状态。只有处于非终止状态时，线程才可以阻塞。

AutoResetEvent：

AutoResetEvent 构造函数可以传入一个bool类型的参数，false表示将AutoResetEvent对象的初始状态设置为非终止。如果为true标识终止状态，那么WaitOne方法就不会再阻塞线程了。但是因为该类会自动的将终止状态修改为非终止，所以，之后再调用WaitOne方法就会被阻塞。

WaitOne 方法如果AutoResetEvent对象状态非终止，则阻塞调用该方法的线程。可以指定时间，若没有获取到信号，返回false

set 方法释放被阻塞的线程。但是一次只可以释放一个被阻塞的线程。

class ThreadSafe { static AutoResetEvent autoEvent; static void Main() { //使AutoResetEvent处于非终止状态 autoEvent = new AutoResetEvent(false); Console.WriteLine("主线程运行..."); Thread t = new Thread(DoWork); t.Start(); Console.WriteLine("主线程sleep 1秒..."); Thread.Sleep(1000); Console.WriteLine("主线程释放信号..."); autoEvent.Set(); } static void DoWork() { Console.WriteLine(" t线程运行DoWork方法，阻塞自己等待main线程信号..."); autoEvent.WaitOne(); Console.WriteLine(" t线程DoWork方法获取到main线程信号，继续执行..."); } }

输出

主线程运行...
主线程sleep 1秒...
t线程运行DoWork方法，阻塞自己等待main线程信号...
主线程释放信号...
t线程DoWork方法获取到main线程信号，继续执行...

ManualResetEvent

ManualResetEvent和AutoResetEvent用法类似。

AutoResetEvent在调用了Set方法后，会自动的将信号由释放（终止）改为阻塞（非终止），一次只有一个线程会得到释放信号。而ManualResetEvent在调用Set方法后不会自动的将信号由释放（终止）改为阻塞（非终止），而是一直保持释放信号，使得一次有多个被阻塞线程运行，只能手动的调用Reset方法，将信号由释放（终止）改为阻塞（非终止）,之后的再调用Wait.One方法的线程才会被再次阻塞。

public class ThreadSafe{ //创建一个处于非终止状态的ManualResetEvent private static ManualResetEvent mre = new ManualResetEvent(false); static void Main() { for(int i = 0; i <= 2; i++) { Thread t = new Thread(ThreadProc); t.Name = "Thread_" + i; t.Start(); } Thread.Sleep(500); Console.WriteLine("\n新线程的方法已经启动，且被阻塞，调用Set释放阻塞线程"); mre.Set(); Thread.Sleep(500); Console.WriteLine("\n当ManualResetEvent处于终止状态时，调用由Wait.One方法的多线程，不会被阻塞。"); for(int i = 3; i <= 4; i++) { Thread t = new Thread(ThreadProc); t.Name = "Thread_" + i; t.Start(); } Thread.Sleep(500); Console.WriteLine("\n调用Reset方法，ManualResetEvent处于非阻塞状态，此时调用Wait.One方法的线程再次被阻塞"); mre.Reset(); Thread t5 = new Thread(ThreadProc); t5.Name = "Thread_5"; t5.Start(); Thread.Sleep(500); Console.WriteLine("\n调用Set方法，释放阻塞线程"); mre.Set(); } private static void ThreadProc() { string name = Thread.CurrentThread.Name; Console.WriteLine(name + " 运行并调用WaitOne()"); mre.WaitOne(); Console.WriteLine(name + " 结束"); }}//Thread_2 运行并调用WaitOne()//Thread_1 运行并调用WaitOne()//Thread_0 运行并调用WaitOne()//新线程的方法已经启动，且被阻塞，调用Set释放阻塞线程//Thread_2 结束//Thread_1 结束//Thread_0 结束//当ManualResetEvent处于终止状态时，调用由Wait.One方法的多线程，不会被阻塞。//Thread_3 运行并调用WaitOne()//Thread_4 运行并调用WaitOne()//Thread_4 结束//Thread_3 结束///调用Reset方法，ManualResetEvent处于非阻塞状态，此时调用Wait.One方法的线程再次被阻塞//Thread_5 运行并调用WaitOne()//调用Set方法，释放阻塞线程//Thread_5 结束

Interlocked

如果一个变量被多个线程修改，读取。可以用Interlocked。

计算机上不能保证对一个数据的增删是原子性的，因为对数据的操作也是分步骤的：

将实例变量中的值加载到寄存器中。

增加或减少该值。

在实例变量中存储该值。

Interlocked为多线程共享的变量提供原子操作。
Interlocked提供了需要原子操作的方法：

• public static int Add (ref int location1, int value); 两个参数相加，且把结果和赋值该第一个参数。
• public static int Increment (ref int location); 自增。
• public static int CompareExchange (ref int location1, int value, int comparand);

location1 和comparand比较，被value替换.

value 如果第一个参数和第三个参数相等，那么就把value赋值给第一个参数。

comparand 和第一个参数对比。

ReaderWriterLock

如果要确保一个资源或数据在被访问之前是最新的。那么就可以使用ReaderWriterLock.该锁确保在对资源获取赋值或更新时，只有它自己可以访问这些资源，其他线程都不可以访问。即排它锁。但用改锁读取这些数据时，不能实现排它锁。

lock允许同一时间只有一个线程执行。而ReaderWriterLock允许同一时间有多个线程可以执行读操作，或者只有一个有排它锁的线程执行写操作。

class Program { // 创建一个对象 public static ReaderWriterLock readerwritelock = new ReaderWriterLock(); static void Main(string[] args) { //创建一个线程读取数据 Thread t1 = new Thread(Write); // t1.Start(1); Thread t2 = new Thread(Write); //t2.Start(2); // 创建10个线程读取数据 for (int i = 3; i < 6; i++) { Thread t = new Thread(Read); // t.Start(i); } Console.Read(); } // 写入方法 public static void Write(object i) { // 获取写入锁，20毫秒超时。 Console.WriteLine("线程：" + i + "准备写..."); readerwritelock.AcquireWriterLock(Timeout.Infinite); Console.WriteLine("线程：" + i + " 写操作" + DateTime.Now); // 释放写入锁 Console.WriteLine("线程：" + i + "写结束..."); Thread.Sleep(1000); readerwritelock.ReleaseWriterLock(); } // 读取方法 public static void Read(object i) { Console.WriteLine("线程：" + i + "准备读..."); // 获取读取锁，20毫秒超时 readerwritelock.AcquireReaderLock(Timeout.Infinite); Console.WriteLine("线程：" + i + " 读操作" + DateTime.Now); // 释放读取锁 Console.WriteLine("线程：" + i + "读结束..."); Thread.Sleep(1000); readerwritelock.ReleaseReaderLock(); } }//分别屏蔽writer和reader方法。可以更清晰的看到 writer被阻塞了。而reader没有被阻塞。//屏蔽reader方法//线程：1准备写...//线程：1 写操作2017/7/5 17:50:01//线程：1写结束...//线程：2准备写...//线程：2 写操作2017/7/5 17:50:02//线程：2写结束...//屏蔽writer方法//线程：3准备读...//线程：5准备读...//线程：4准备读...//线程：5 读操作2017/7/5 17:50:54//线程：5读结束...//线程：3 读操作2017/7/5 17:50:54//线程：3读结束...//线程：4 读操作2017/7/5 17:50:54//线程：4读结束...

参考：

• MSDN
• 《CLR via C#》

以上就是深入分析C# 线程同步的详细内容，更多关于c# 线程同步的资料请关注其它相关文章！