为多线程处理同步数据
多个线程可以调用单个对象的属性和方法时,对这些调用进行同步处理是非常重要的。 否则,一个线程可能会中断另一个线程正在执行的任务,可能使该对象处于无效状态。 其成员不受这类中断影响的类叫做线程安全类。
.NET 提供了几种策略,用于同步对实例和静态成员的访问:
同步代码区域。 可以使用 Monitor 类或此类的编译器支持,仅同步需要它的代码块,从而提升性能。
同步上下文。 仅对于 .NET Framework 和 Xamarin 应用程序,你可以使用 SynchronizationAttribute 为 ContextBoundObject 对象启用简单的自动同步。
System.Collections.Concurrent 命名空间中的集合类。 这些类提供了内置的同步添加和删除操作。 有关详细信息,请参阅线程安全集合。
公共语言运行时提供一个线程模型,在该模型中,类分为多种类别,这些类别可以根据要求以各种不同的方式进行同步。 下表显示了为具有给定同步类别的字段和方法提供的同步支持。
类别 | 全局字段 | 静态字段 | 静态方法 | 实例字段 | 实例方法 | 特定代码块 |
---|---|---|---|---|---|---|
无同步 | 否 | No | No | No | No | 否 |
同步上下文 | 否 | No | No | 是 | 是 | 否 |
同步代码区域 | 否 | 否 | 仅当标记时 | 否 | 仅当标记时 | 仅当标记时 |
手动同步 | 手动 | 手动 | 手动 | 手动 | 手动 | 手动 |
无同步
这是对象的默认情况。 任何线程都可以随时访问任何方法或字段。 一次只能有一个线程访问这些对象。
手动同步
.NET 类库提供大量用于同步线程的类。 请参阅同步基元概述。
同步代码区域
可以使用 Monitor 类或编译器关键字,同步代码块、实例方法和静态方法。 不支持同步静态字段。
Visual Basic 和 C# 都支持使用特定语言关键字标记代码块,在 C# 中使用的是 lock
语句,在 Visual Basic 中使用的是 SyncLock
语句。 由线程执行代码时,会尝试获取锁。 如果该锁已由其他线程获取,则在锁变为可用状态之前,该线程一直处于阻止状态。 线程退出同步代码块时,锁会被释放,与线程的退出方式无关。
注意
从 C# 13 开始,lock
语句可识别锁定对象是否为 System.Threading.Lock 实例,并使用 EnterScope
方法创建同步区域。 lock
(当目标不是 Lock
实例时)和 SyncLock
语句将使用 Monitor.Enter 和 Monitor.Exit 实现,因此可以在同步区域内将 Monitor 的其他方法与它们结合使用。
还可以使用值为 MethodImplOptions.Synchronized 的 MethodImplAttribute 修饰方法,其效果和使用 Monitor 或其中一个编译器关键字锁定整个方法正文相同。
Thread.Interrupt 可用于中断对线程执行阻止操作(如等待访问同步代码区域)。 Thread.Interrupt 还用于中断对线程执行 Thread.Sleep 等操作。
重要
为保护 static
方法(Visual Basic 中的 Shared
方法),请不要锁定类型,即:C# 中的 typeof(MyType)
、Visual Basic 中的 GetType(MyType)
或 C++ 中的 MyType::typeid
。 请改用私有静态对象。 同样,不要使用 C# 中的 this
(Visual Basic 中的 Me
)锁定实例方法。 请改用私有对象。 类或实例可由不是你自己的代码锁定,这可能会引起死锁或性能问题。
编译器支持
Visual Basic 和 C# 均支持使用 Monitor.Enter 和 Monitor.Exit 锁定对象的语言关键字。 Visual Basic 支持 SyncLock 语句;C# 支持 lock 语句。
在这两种情况下,如果代码块中引发异常,则 lock 或 SyncLock 获取的锁将自动释放。 C# 和 Visual Basic 编译器在发出 try/finally 块时,在 try 的起始处使用 Monitor.Enter,在 finally 块中使用 Monitor.Exit。 如果 lock 或 SyncLock 块内部引发了异常,则会运行 finally 处理程序,从而允许执行任何清除工作。
同步上下文
仅在 .NET Framework 和 Xamarin 应用程序中,可以使用任何 ContextBoundObject 上的 SynchronizationAttribute 来同步所有实例方法和字段。 同一上下文域中的所有对象都共享同一个锁。 允许多个线程访问方法和字段,但在任一时刻只允许一个线程访问。