Synchronisation des données pour le multithreading

Article
08/21/2008

Mise à jour : novembre 2007

Lorsque plusieurs threads peuvent effectuer des appels aux propriétés et aux méthodes d'un objet unique, il est critique que ces appels soient synchronisés. Sinon, un thread peut interrompre l'action d'un autre thread et l'objet peut se retrouver dans un état non valide. Une classe dont les membres sont protégés de ces interruptions s'appelle thread-safe.

L'infrastructure du langage commun (CLI, Common Language Infrastructure) fournit plusieurs stratégies pour synchroniser l'accès aux membres static et d'instance :

Régions de code synchronisées. Vous pouvez utiliser la classe Monitor ou la prise en charge par le compilateur pour que cette classe synchronise uniquement le bloc de code nécessaire, ce qui améliore les performances.
Synchronisation manuelle.Vous pouvez utiliser les objets de synchronisation fournis par la bibliothèque de classes du .NET Framework. Consultez Vue d'ensemble des primitives de synchronisation, qui inclut une présentation de la classe Monitor.
Contextes synchronisés. Vous pouvez utiliser SynchronizationAttribute pour activer une synchronisation simple et automatique des objets ContextBoundObject.
Propriété Synchronized. Certaines classes, telles que Hashtable et Queue, fournissent une propriété Synchronized qui retourne un wrapper thread-safe pour une instance de la classe. Consultez Collections et synchronisation (sécurité des threads).

Le Common Language Runtime fournit un modèle de thread où les classes appartiennent à un nombre de catégories qui peuvent être synchronisées de diverses manières en fonction des exigences. Le tableau suivant répertorie le type de prise en charge disponible en matière de synchronisation pour des champs et des méthodes pour une catégorie de synchronisation donnée.

Catégorie	Champs globaux	Champs statiques	Méthodes statiques	Champs d'instance	Méthodes d'instance	Blocs de code spécifique
Pas de synchronisation	Non	Non	Non	Non	Non	Non
Contexte synchronisé	Non	Non	Non	Oui	Oui	Non
Régions de code synchronisées	Non	Non	Seulement si marqué	Non	Seulement si marqué	Seulement si marqué
Synchronisation manuelle	Manuelle	Manuelle	Manuelle	Manuelle	Manuelle	Manuelle

Pas de synchronisation

Il s'agit du paramètre par défaut pour les objets. Tout thread peut accéder à n'importe quelle méthode ou champ à tout moment. Un seul thread à la fois peut accéder à ces objets.

Synchronisation manuelle

La bibliothèque de classes du .NET Framework fournit plusieurs classes permettant de synchroniser des threads. Consultez Vue d'ensemble des primitives de synchronisation.

Régions de code synchronisées

Vous pouvez utiliser la classe Monitor ou un mot clé du compilateur pour synchroniser des blocs de code, des méthodes d'instance et des méthodes statiques. Il n'existe pas de prise en charge pour les champs statiques synchronisés.

Visual Basic et C# prennent en charge le marquage de blocs de code à l'aide d'un mot clé de langage particulier, l'instruction lock en C# ou l'instruction SyncLock dans Visual Basic. Lorsque le code est exécuté par un thread, une tentative d'acquisition du verrou est effectuée. Si le verrou a déjà été acquis par un autre thread, le thread se bloque jusqu'à ce que le verrou soit disponible. Lorsque le thread quitte le bloc synchronisé de code, le verrou est libéré, quelle que soit la façon dont le thread quitte le bloc.

Remarque :
Les instructions lock et SyncLock sont implémentées via Monitor.Enter et Monitor.Exit, de sorte que d'autres méthodes de Monitor peuvent être utilisées conjointement dans la région synchronisée.

Vous pouvez également décorer une méthode à l'aide de MethodImplAttribute et MethodImplOptions.Synchronized, ce qui revient à utiliser Monitor ou l'un des mots clés du compilateur pour verrouiller le corps entier de la méthode.

Thread.Interrupt peut s'utiliser pour libérer un thread des opérations de blocage telles que le fait d'attendre l'accès à une région synchronisée du code. Thread.Interrupt s'utilise également pour libérer des threads d'opérations telles que Thread.Sleep.

Remarque importante :
Ne verrouillez pas le type, c'est-à-dire typeof(MyType) en C#, GetType(MyType) dans Visual Basic ou MyType::typeid en C++, afin de protéger les méthodes static (méthodes Shared dans Visual Basic). Utilisez à la place un objet statique privé. De la même façon, n'utilisez pas this en C# (Me en Visual Basic) pour verrouiller des méthodes d'instance. Utilisez à la place un objet privé. Une classe ou une instance peut être verrouillée par du code autre que le vôtre, ce qui peut provoquer des blocages ou des problèmes de performance.

Ne verrouillez pas le type, c'est-à-dire typeof(MyType) en C#, GetType(MyType) dans Visual Basic ou MyType::typeid en C++, afin de protéger les méthodes static (méthodes Shared dans Visual Basic). Utilisez à la place un objet statique privé. De la même façon, n'utilisez pas this en C# (Me en Visual Basic) pour verrouiller des méthodes d'instance. Utilisez à la place un objet privé. Une classe ou une instance peut être verrouillée par du code autre que le vôtre, ce qui peut provoquer des blocages ou des problèmes de performance.

Prise en charge par le compilateur

Visual Basic et C# prennent en charge un mot clé de langage qui utilise Monitor.Enter et Monitor.Exit pour verrouiller l'objet. Visual Basic prend en charge l'instruction SyncLock ; C# prend en charge l'instruction lock.

Dans les deux cas, si une exception est levée dans le bloc de code, le verrou acquis par lock ou SyncLock est libéré automatiquement. Les compilateurs C# et Visual Basic émettent un bloc try/finally à l'aide de Monitor.Enter au début de la tentative, et Monitor.Exit dans le bloc finally. Si une exception est levée à l'intérieur du bloc lock ou SyncLock, le gestionnaire finally s'exécute pour vous permettre d'effectuer tout travail de nettoyage.

Contexte synchronisé

Vous pouvez utiliser SynchronizationAttribute sur n'importe quel ContextBoundObject pour synchroniser tous les champs et méthodes d'instance. Tous les objets dans le même domaine de contexte partagent le même verrou. Plusieurs threads sont autorisés à accéder aux méthodes et aux champs, toutefois un seul thread à la fois est autorisé.