改善C#程序的建议8:避免锁定不恰当的同步对象

简介: 原文:改善C#程序的建议8:避免锁定不恰当的同步对象在C#中让线程同步的另一种编码方式就是使用线程锁。所谓线程锁,就是锁住一个资源,使得应用程序只能在此刻有一个线程访问该资源。可以用下面这句不是那么贴切的话来理解线程锁的作用:锁,就是让多线程变成单线程。
原文: 改善C#程序的建议8:避免锁定不恰当的同步对象

在C#中让线程同步的另一种编码方式就是使用线程锁。所谓线程锁,就是锁住一个资源,使得应用程序只能在此刻有一个线程访问该资源。可以用下面这句不是那么贴切的话来理解线程锁的作用:锁,就是让多线程变成单线程。在C#中,可以将被锁定的资源理解成new出来的普通对象。

既然需要锁定的资源就是一个C#中的对象,我们就该仔细思考,到底什么样的对象能够成为一个锁对象(也叫同步对象)?在选择同步对象的时候,应当始终注意以下几点:

    q同步对象在需要同步的多个线程中是可见的、同一个对象;

    q非静态方法中,静态变量不应作为同步对象;

    q值类型对象不能作为同步对象;

    q避免将字符串作为同步对象。

    q降低同步对象的可见性。

 

第一点,需要锁定的对象在多个线程中是可见的、同一个对象

“可见的”这是显而易见的,如果对象不可见,就不能被锁定。“同一个对象”,这理解起来也很好理解,如果锁定的不是同一个对象,那又如何来同步两个对象呢?可是,不见得我们在这上面不会犯错误。为了阐述本建议,我们先模拟一个必须使用到锁的场景:在遍历一个集合的过程中,同时在另外一个线程中删除集合中的某项。下面的这个例子中,如果没有lock语句,将会抛出异常InvalidOperationException:“集合已修改;可能无法执行枚举”:

public partial class FormMain : Form
{
public FormMain()
{
InitializeComponent();
}

AutoResetEvent autoSet
= new AutoResetEvent( false );
List
< string > tempList = new List < string > () { " init0 " , " init1 " , " init2 " };

private void buttonStartThreads_Click( object sender, EventArgs e)
{
object syncObj = new object ();

Thread t1
= new Thread(() =>
{
// 确保等待t2开始之后才运行下面的代码
autoSet.WaitOne();
lock (syncObj)
{
foreach (var item in tempList)
{
Thread.Sleep(
1000 );
}
}
});
t1.IsBackground
= true ;
t1.Start();

Thread t2
= new Thread(() =>
{
// 通知t1可以执行代码
autoSet.Set();
// 沉睡1秒是为了确保删除操作在t1的迭代过程中
Thread.Sleep( 1000 );
lock (syncObj)
{
tempList.RemoveAt(
1 );
}
});
t2.IsBackground
= true ;
t2.Start();
}
}

这是一个Winform窗体应用程序,我们需要演示的功能在按钮的点击事件中。对象syncObj对于线程t1和t2来说,在CLR中肯定是同一个对象。所以上面的示例运行没有问题。

现在,我们将以上示例重构一下。将实际的工作代码移到一个类型SampleClass中去,该示例要在多个SampleClass实例间操作一个静态字段:

private void buttonStartThreads_Click( object sender, EventArgs e)
{
SampleClass sample1
= new SampleClass();
SampleClass sample2
= new SampleClass();
sample1.StartT1();
sample2.StartT2();
}

class SampleClass
{
public static List < string > TempList = new List < string > () { " init0 " , " init1 " , " init2 " };
static AutoResetEvent autoSet = new AutoResetEvent( false );
object syncObj = new object ();

public void StartT1()
{
Thread t1
= new Thread(() =>
{
// 确保等待t2开始之后才运行下面的代码
autoSet.WaitOne();
lock (syncObj)
{
foreach (var item in TempList)
{
Thread.Sleep(
1000 );
}
}
});
t1.IsBackground
= true ;
t1.Start();
}

public void StartT2()
{
Thread t2
= new Thread(() =>
{
// 通知t1可以执行代码
autoSet.Set();
// 沉睡1秒是为了确保删除操作在t1的迭代过程中
Thread.Sleep( 1000 );
lock (syncObj)
{
TempList.RemoveAt(
1 );
}
});
t2.IsBackground
= true ;
t2.Start();
}
}

该示例运行起来抛出异常InvalidOperationException:“集合已修改;可能无法执行枚举”。查看类型SampleClass的方法StartT1和StartT2,方法内部锁定的是SampleClass的实例变量syncObject。实例变量意味着每创建一个SampleClass的实例都会生成一个syncObject对象。在本例中,调用者一共创建了两个SampleClass实例,继而分别调用:

sample1.StartT1();
sample2.StartT2();

以上代码锁定的是两个不同的syncObject,这等于完全没有达到两个线程锁定同一个对象的目的。要修正以上的错误,只要将syncObject变成static就可以了。

另外,思考一下lock(this),我们同样不建议在代码中编写这样的代码。如果两个对象的实例分别执行了锁定的代码,实际锁定的也是两个对象,完全不能达到同步的目的。

 

第二个注意事项:非静态方法中,静态变量不应作为同步对象

我们刚说完,要修正第一点中的示例,需要将syncObject变成static。这似乎和本注意事项有矛盾。实际上,第一点中的示例代码仅出于演示的目的。我们强烈建议你不要在实际应用中编写此类代码,在编写多线程代码时,要遵循这样的一个原则:类型的静态方法应当保证线程安全,非静态方法不需实现线程安全。FCL中的绝大部分类,都遵循了这个原则。如果将syncObject变成static,就相当于让非静态方法具备线程安全性,这带来的一个问题是,如果应用程序中该类型存在多个实例,在遇到这个锁的时候,都会产生同步,而这可能不是开发者原先所愿意看到的。

 

第三点:值类型对象不能作为同步对象

值类型在传递另一个线程的时候,会创建一个副本,这相当于每个线程锁定的也是两个对象。故,值类型对象不能作为同步对象。第二点实际也可以归结到第一点中。

 

第四点,锁定字符串是完全没有必要,而且相当危险的

这整个过程看上去和值类型正好相反。字符串在CLR中会被暂存到内存里,如果有两个变量被分配了相同内容的字符串,那么这两个引用会被指向同一块内存。所以,如果有两个地方同时使用了lock(“abc”),那么它们实际锁定的是同一个对象,导致整个应用程序被阻滞。

 

第五点:降低同步对象的可见性

可见范围最广的一种同步对象是typeof(SampleClass)。typeof方法所返回的结果,也就是类型的type,是SampleClass的所有实例所共有的,即:所有实例的type都指向typeof方法的结果。这样一来,如果我们lock(typeof(SampeClass)),当前应用程序中的所有SampleClass的实例的线程,将会全部被同步。这样编码是完全没有必要的,这样的同步对象太开放了。

另外,同步对象一般来说,也不应该是一个公共变量或属性。在FCL的早期版本中,一些常用的集合类型,如ArrayList,提供了公共属性SyncRoot,让我们锁定以便进行一些线程安全的操作。所以你一定会觉得我们刚才的结论不正确。其实不然,ArrayList的操作,大部分的应用场景不涉及到多线程同步,所以它的方法更多的是单线程应用场景。线程同步是一个非常耗时(也就是低效)的操作。若ArrayList的所有非静态方法都要考虑线程安全,那么ArrayList完全可以将这个SyncRoot变成静态私有。现在它将SyncRoot变为公开的,是让调用者自己去决定操作是否需要线程安全。在我们自己编写的大部分代码中,除非也有这样的要求,否则就应该始终考虑降低同步对象的可见性,将我们的同步对象藏起来,只开放给自己或自己的子类就够了(需要开放给子类的情况其实也不多见)。


之前内容:
改善C#程序的建议7:正确停止线程
改善C#程序的建议6:在线程同步中使用信号量
改善C#程序的建议5:引用类型赋值为null与加速垃圾回收
改善C#程序的建议4:C#中标准Dispose模式的实现
改善C#程序的建议3:在C#中选择正确的集合进行编码
改善C#程序的建议2:C#中dynamic的正确用法
改善C#程序的建议1:非用ICloneable不可的理由

目录
相关文章
|
3月前
|
Java C#
C# 面向对象编程解析:优势、类和对象、类成员详解
OOP代表面向对象编程。 过程式编程涉及编写执行数据操作的过程或方法,而面向对象编程涉及创建包含数据和方法的对象。 面向对象编程相对于过程式编程具有几个优势: OOP执行速度更快,更容易执行 OOP为程序提供了清晰的结构 OOP有助于保持C#代码DRY("不要重复自己"),并使代码更易于维护、修改和调试 OOP使得能够创建完全可重用的应用程序,编写更少的代码并减少开发时间 提示:"不要重复自己"(DRY)原则是有关减少代码重复的原则。应该提取出应用程序中常见的代码,并将其放置在单一位置并重复使用,而不是重复编写。
51 0
|
3月前
|
C# 开发者
C# 9.0中的模块初始化器:程序启动的新控制点
【1月更文挑战第14天】本文介绍了C# 9.0中引入的新特性——模块初始化器(Module initializers)。模块初始化器允许开发者在程序集加载时执行特定代码,为类型初始化提供了更细粒度的控制。文章详细阐述了模块初始化器的语法、用途以及与传统类型初始化器的区别,并通过示例代码展示了如何在实际项目中应用这一新特性。
|
3月前
|
编译器 C# 开发者
C# 9.0中的顶级语句:简化程序入口的新特性
【1月更文挑战第13天】本文介绍了C# 9.0中引入的顶级语句(Top-level statements)特性,该特性允许开发者在不使用传统的类和方法结构的情况下编写简洁的程序入口代码。文章详细阐述了顶级语句的语法、使用场景以及与传统程序结构的区别,并通过示例代码展示了其在实际应用中的便捷性。
|
6月前
|
开发框架 .NET C#
利用WinDbg分析C#程序产生的转储文件
利用WinDbg分析C#程序产生的转储文件
|
6月前
|
C# C++
VS调试C#程序产生的dump
VS调试C#程序产生的dump
|
6月前
|
C#
C#程序Debug文件夹可以运行,无法调试
C#程序Debug文件夹可以运行,无法调试
|
1月前
|
Java C# 开发工具
第一个C#程序
第一个C#程序
12 0
|
1月前
|
数据采集 存储 C#
抓取Instagram数据:Fizzler库带您进入C#程序的世界
在当今数字化的世界中,数据是无价之宝。社交媒体平台如Instagram成为了用户分享照片、视频和故事的热门场所。作为开发人员,我们可以利用爬虫技术来抓取这些平台上的数据,进行分析、挖掘和应用。本文将介绍如何使用C#编写一个简单的Instagram爬虫程序,使用Fizzler库来解析HTML页面,同时利用代理IP技术提高采集效率。
抓取Instagram数据:Fizzler库带您进入C#程序的世界
|
5月前
|
开发框架 网络协议 前端开发
一个对C#程序混淆加密,小巧但够用的小工具
一个对C#程序混淆加密,小巧但够用的小工具
85 1
|
1月前
|
存储 C#
C#对象和类
C#对象和类
15 0