C#线程同步与死锁Monitor

在上一讲介绍了使用lock来实现C#线程同步。实际上,这个lock是C#的一个障眼法,在C#编译器编译lock语句时,将其编译成了调用Monitor类。先看看下面的C#源代码:

  1. public static void MyLock() 
  2.     lock (typeof(Program)) 
  3.     { 
  4.     } 
  5.  

上面的代码通过lock语句使MyLock同步,这个方法被编译成IL后,代码如图1所示。

C#线程同步与死锁Monitor

图1

从上图被标注的区域可以看到,一条lock语句被编译成了调用Monitor的Enter和Exit方法。Monitor在 System.Threading命名空间中。lock的功能就相当于直接调用Monitor的Entry方法,所不同的是,lock方法在结束后,会自动解除锁定,当然,在IL中是调用了Monitor的Exit方法,但在C#程序中,看起来是自动解锁的,这类似于C#中的using语句,可以自动释放数据库等的资源。但如果直接在C#源程序中使用Monitor类,就必须调用Exit方法来显式地解除锁定。如下面的代码所示:

  1. Monitor.Entry(lockObj); 
  2. try
  3.     // lockObj的同布区 
  4. catch(Exception e) 
  5.     // 异常处理代码 
  6. finally
  7.     Monitor.Exit(lockObj);  // 解除锁定 
  8.  

Exit方法最后在finally里调用,这样无论在方法在发生异常、返回还是正常执行,都会执行到finally,并调用Exit方法解除锁定。

Monitor类不仅可以完全取代lock语句(如果只使用lock语句本身的功能,最好还是直接用lock语句吧),还可以使用TryEntry方法设置一个锁定超时,单位是毫秒。如下面的代码所示:

  1. if(Monitor.TryEntry(lockObj, 1000)) 
  2.     try
  3.     { 
  4.     } 
  5.     finally
  6.     { 
  7.         Monitor.Exit(lockObj); 
  8.     } 
  9. else
  10.     // 超时后的处理代码 
  11.  

上面的代码设置了锁定超时时间为1秒,也就是说,在1秒中后,lockObj还未被解锁,TryEntry方法就会返回false,如果在1秒之内,lockObj被解锁,TryEntry返回true。我们可以使用这种方法来避免死锁,如下面的代码所示:

  1. class Program 
  2.     private static Object objA = new Object(); 
  3.     private static Object objB = new Object(); 
  4.     public static void LockA() 
  5.     { 
  6.         if (Monitor.TryEnter(objA, 1000)) 
  7.         { 
  8.             Thread.Sleep(1000); 
  9.             if (Monitor.TryEnter(objB, 2000)) 
  10.             { 
  11.                 Monitor.Exit(objB); 
  12.             } 
  13.             else
  14.             { 
  15.  
  16.                 Console.WriteLine("LockB timeout"); 
  17.             } 
  18.             Monitor.Exit(objA); 
  19.         } 
  20.         Console.WriteLine("LockA"); 
  21.     } 
  22.     public static void LockB() 
  23.     { 
  24.         if (Monitor.TryEnter(objB, 2000)) 
  25.         { 
  26.             Thread.Sleep(2000); 
  27.             if (Monitor.TryEnter(objA, 1000)) 
  28.             { 
  29.                 Monitor.Exit(objA); 
  30.             } 
  31.             else
  32.             { 
  33.                 Console.WriteLine("LockA timeout"); 
  34.             } 
  35.             Monitor.Exit(objB); 
  36.         } 
  37.         Console.WriteLine("LockB"); 
  38.     } 
  39.     public static void Main() 
  40.     { 
  41.         Thread threadA = new Thread(LockA); 
  42.         Thread threadB = new Thread(LockB); 
  43.         threadA.Start(); 
  44.         threadB.Start(); 
  45.         Thread.Sleep(4000);          
  46.         Console.WriteLine("线程结束"); 
  47.     } 

上面的代码是在上一讲举的死锁的例子,但在这一讲将lock语句改成了TryEntry方法,而且设置了锁定超时间,由于在等待一定时间后,不管被锁定的对象是否被解锁,TryEntry方法都会返回,因此,上面的代码是不会死锁的。运行上面的代码的结果如图2所示。

C#线程同步与死锁Monitor

图2

如果TryEntry方法的超时时间为System.Threading.Timeout.Infinite,TryEntry方法就相当于Entry方法,如果超时时间为0,不管是否解锁,TryEntry方法都会立即返回。

这样就解决了C#线程同步与死锁的问题

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