.NET多线程（八）同步构造

本节主要内容

** 同步构造，基元构造，用户模式构造，易变构造 **
** volatile CLR 保证以下类型的读写操作是原子操作 **
** System.Threading.Monitor **

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Boolean,Char,(S)Byte,(U)Int16,(U)Int32,(U)IntPtr,Single,and reference types
注意，这里64位，比如int64，Double不是原子操作。
虽然CLR保证上面类型的操作是原子操作，但是CLR并没有保证读写操作来自编译器，或者CPU优化。
C#编译器，JIT编译器，CPU都可能优化你的代码。

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多个线程，访问共享资源，需要线程同步。

解决方案：

（1）首先考虑，调整设计，避免使用共享资源
（2）其次，考虑原子操作，好处是，没有等待，没有死锁
（3）当代码比较复杂，前面2个都不能解决时，我们需要用到同步构造
一种同步构造，是让等待的线程，进入阻塞状态，使用最少的CPU，需要上下文切换，这种就是内核模式同步构造，适合等待时间较长的操作。
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另一种同步构造，就是等待，这种就需要使用CPU，没有上下文切换，适合非常短时的等待，性能较好，这也称为用户模式同步构造。

第三种，就是混合模式同步构造了，首先使用用户模式同步构造，如果操作时间长了，就使用内核模式同步构造。

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优化器，通常只保证单线程，实现你的代码意图（注意，并不一定按你代码写的那样去实现你的意图）
所以，如果是多线程，那么优化后的代码，则可能有潜在的问题。

class Program
{
    private static bool stopFlag = false;

    static void Main(string[] args)
    {
        Thread thread = new Thread(Worker);
        thread.Start();

        Console.WriteLine("主线程等1秒");
        Thread.Sleep(1 * 1000);

        Console.WriteLine("主线程通知工作线程结束");
        stopFlag = true;

        thread.Join();
    }

    private static void Worker(Object o)
    {
        int x = 0;
        while (!stopFlag)
        {
            x++;
        }
        Console.WriteLine("工作线程结束：x = {0}", x);
    }
}

上面这段代码，在 Debug 模式，应该没有问题，在 Release模式，则可能有问题。
问题可能是，Worker 的 while 会死循环。

编译器会优化stopFlag，编译器发现在线程 Worker 方法中，stopFlag没有被改变。
所以编译器，会首先判断stopFlag，如果为flase，那 x = 0
如果为 true，则无限递增 x，这样只会判断1次stopFlag

主线程的stopFlag = true 则可能是在 worker 优化之后，才编译的
具体，这些都是编译器的事情。
我们只需要知道存在，编译器优化，优化可能带来问题。

解决死循环这个问题：加 volatile

private volatile static bool stopFlag = false;

（2）System.Threading.Monitor

（1）混合模式同步构造
（2）互斥，自旋，线程所有权，迭代

（1）同步多个字段，属性，项目
（2）当前线程已经获取锁的情况，再调用 Monitor.Enter 无需再等待获取锁
.NET多线程（六）并发同步，同步构造 Monitor

（1）System.Threading.Monitor 的问题

lock ，自动 try/catch Monitor ，在 try 中出错了怎么办，try 中数据的状态是正确的？ 后续线程会使用这些数据？

使用示例

private static readonly object obj = new object();
static void Main(string[] args)
{
    int tCount = 1000;
    int result = 0;
    List taskList = new List();
    for (int i = 0; i < tCount; i++)
    {
        Task task = Task.Factory.StartNew(() =>
        {
            for (int j = 0; j < 1000; j++)
            {
                bool taken = false;
                try // try/finally 保证锁释放
                {
                    Monitor.Enter(obj, ref taken);
                    result = result + 1;
                }
                finally // Enter异常 taken = False
                {
                    if (taken) { Monitor.Exit(obj); }
                }
            }
        });
        taskList.Add(task);
    }
    Task.WaitAll(taskList.ToArray());
    Console.WriteLine(result);
    Console.ReadLine();
}

lock 是 Monitor 上面代码的，语法糖写法
lock 不支持获取锁超时

lock (obj)
{
    result = result + 1;
}

使用 Monitor.TryEnter 判断获取锁是否超时

使用 Monitor 传递信号

Monitor.Wait 表示当前线程放弃锁，进入等待状态
Monitor.Pulse 告诉1个wait线程，锁状态更改
Monitor.PulseAll 告诉所有wait线程，锁状态更改