C#讀寫鎖實例分析

今天小編給大家分享一下C#讀寫鎖實例分析的相關知識點，內容詳細，邏輯清晰，相信大部分人都還太了解這方面的知識，所以分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后有所收獲，下面我們一起來了解一下吧。

ReaderWriterLockSlim

ReaderWriterLock 類：定義支持單個寫線程和多個讀線程的鎖。

ReaderWriterLockSlim 類：表示用于管理資源訪問的鎖定狀態，可實現多線程讀取或進行獨占式寫入訪問。

兩者的 API 十分接近，而且 ReaderWriterLockSlim 相對 ReaderWriterLock 來說 更加安全。因此本文主要講解 ReaderWriterLockSlim 。

兩者都是實現多個線程可同時讀取、只允許一個線程寫入的類。

ReaderWriterLockSlim

老規矩，先大概了解一下 ReaderWriterLockSlim 常用的方法。

常用方法

ReaderWriterLockSlim 的讀、寫入鎖模板如下：

        private static ReaderWriterLockSlim toolLock = new ReaderWriterLockSlim();

		// 讀
        private T Read()
        {

            try
            {
                toolLock.EnterReadLock();           // 獲取讀取鎖
                return obj;
            }
            catch { }
            finally
            {
                toolLock.ExitReadLock();            // 釋放讀取鎖
            }
            return default;
        }

        // 寫
        public void Write(int key, int value)
        {
            try
            {
                toolLock.EnterUpgradeableReadLock();

                try
                {
                    toolLock.EnterWriteLock();
                    /*
                     * 
                    */
                }
                catch
                {

                }
                finally
                {
                    toolLock.ExitWriteLock();
                }
            }
            catch { }
            finally
            {
                toolLock.ExitUpgradeableReadLock();
            }
        }

訂單系統示例

這里來模擬一個簡單粗糙的訂單系統。

開始編寫代碼前，先來了解一些方法的具體使用。

EnterReadLock() / TryEnterReadLock 和 ExitReadLock() 成對出現。

EnterWriteLock() / TryEnterWriteLock() 和 ExitWriteLock() 成對出現。

EnterUpgradeableReadLock() 進入可升級的讀模式鎖定狀態。

EnterReadLock() 使用 EnterUpgradeableReadLock() 進入升級狀態，在恰當時間點 通過 EnterWriteLock() 進入寫模式。（也可以倒過來）

定義三個變量：

ReaderWriterLockSlim 多線程讀寫鎖；

MaxId 當前訂單 Id 的最大值；

orders 訂單表；

        private static ReaderWriterLockSlim tool = new ReaderWriterLockSlim();   // 讀寫鎖

        private static int MaxId = 1;
        public static List<DoWorkModel> orders = new List<DoWorkModel>();       // 訂單表

        // 訂單模型
        public class DoWorkModel
        {
            public int Id { get; set; }     // 訂單號
            public string UserName { get; set; }    // 客戶名稱
            public DateTime DateTime { get; set; }  // 創建時間
        }

然后實現查詢和創建訂單的兩個方法。

分頁查詢訂單：

在讀取前使用 EnterReadLock() 獲取鎖；

讀取完畢后，使用 ExitReadLock() 釋放鎖。

這樣能夠在多線程環境下保證每次讀取都是最新的值。

        // 分頁查詢訂單
        private static DoWorkModel[] DoSelect(int pageNo, int pageSize)
        {

            try
            {
                DoWorkModel[] doWorks;
                tool.EnterReadLock();           // 獲取讀取鎖
                doWorks = orders.Skip((pageNo - 1) * pageSize).Take(pageSize).ToArray();
                return doWorks;
            }
            catch { }
            finally
            {
                tool.ExitReadLock();            // 釋放讀取鎖
            }
            return default;
        }

創建訂單：

創建訂單的信息十分簡單，知道用戶名和創建時間就行。

訂單系統要保證的時每個 Id 都是唯一的(實際情況應該用Guid)，這里為了演示讀寫鎖，設置為 數字。

在多線程環境下，我們不使用 Interlocked.Increment() ，而是直接使用 += 1，因為有讀寫鎖的存在，所以操作也是原則性的。

        // 創建訂單
        private static DoWorkModel DoCreate(string userName, DateTime time)
        {
            try
            {
                tool.EnterUpgradeableReadLock();        // 升級
                try
                {
                    tool.EnterWriteLock();              // 獲取寫入鎖

                    // 寫入訂單
                    MaxId += 1;                         // Interlocked.Increment(ref MaxId);

                    DoWorkModel model = new DoWorkModel
                    {
                        Id = MaxId,
                        UserName = userName,
                        DateTime = time
                    };
                    orders.Add(model);
                    return model;
                }
                catch { }
                finally
                {
                    tool.ExitWriteLock();               // 釋放寫入鎖
                }
            }
            catch { }
            finally
            {
                tool.ExitUpgradeableReadLock();         // 降級
            }
            return default;
        }

Main 方法中：

開 5 個線程，不斷地讀，開 2 個線程不斷地創建訂單。線程創建訂單時是沒有設置 Thread.Sleep() 的，因此運行速度十分快。

Main 方法里面的代碼沒有什么意義。

        static void Main(string[] args)
        {
            // 5個線程讀
            for (int i = 0; i < 5; i++)
            {
                new Thread(() =>
                {
                    while (true)
                    {
                        var result = DoSelect(1, MaxId);
                        if (result is null)
                        {
                            Console.WriteLine("獲取失敗");
                            continue;
                        }
                        foreach (var item in result)
                        {
                            Console.Write($"{item.Id}|");
                        }
                        Console.WriteLine("\n");
                        Thread.Sleep(1000);
                    }
                }).Start();
            }

            for (int i = 0; i < 2; i++)
            {
                new Thread(() =>
                {
                    while(true)
                    {
                        var result = DoCreate((new Random().Next(0, 100)).ToString(), DateTime.Now);      // 模擬生成訂單
                        if (result is null)
                            Console.WriteLine("創建失敗");
                        else Console.WriteLine("創建成功");
                    }

                }).Start();
            }
        }

在 ASP.NET Core 中，則可以利用讀寫鎖，解決多用戶同時發送 HTTP 請求帶來的數據庫讀寫問題。

這里就不做示例了。

如果另一個線程發生問題，導致遲遲不能交出寫入鎖，那么可能會導致其它線程無限等待。

那么可以使用 TryEnterWriteLock() 并且設置等待時間，避免阻塞時間過長。

bool isGet = tool.TryEnterWriteLock(500);

并發字典寫示例

因為理論的東西，筆者這里不會說太多，主要就是先掌握一些 API(方法、屬性) 的使用，然后簡單寫出示例，后面再慢慢深入了解底層原理。

這里來寫一個多線程共享使用字典(Dictionary)的使用示例。

增加兩個靜態變量：

        private static ReaderWriterLockSlim toolLock = new ReaderWriterLockSlim();
        private static Dictionary<int, int> dict = new Dictionary<int, int>();

實現一個寫操作：

        public static void Write(int key, int value)
        {
            try
            {
                // 升級狀態
                toolLock.EnterUpgradeableReadLock();
                // 讀，檢查是否存在
                if (dict.ContainsKey(key))
                    return;

                try
                {
                    // 進入寫狀態
                    toolLock.EnterWriteLock();
                    dict.Add(key,value);
                }
                finally
                {
                    toolLock.ExitWriteLock();
                }
            }
            finally
            {
                toolLock.ExitUpgradeableReadLock();
            }
        }

上面沒有 catch { } 是為了更好觀察代碼，因為使用了讀寫鎖，理論上不應該出現問題的。

模擬五個線程同時寫入字典，由于不是原子操作，所以 sum 的值有些時候會出現重復值。

        private static int sum = 0;
        public static void AddOne()
        {
            for (int i = 0; i < 100_0000; i++)
            {
                sum += 1;
                Write(sum,sum);
            }
        }
        static void Main(string[] args)
        {
            for (int i = 0; i < 5; i++)
                new Thread(() => { AddOne(); }).Start();
            Console.ReadKey();
        }

ReaderWriterLock

大多數情況下都是推薦 ReaderWriterLockSlim 的，而且兩者的使用方法十分接近。

例如 AcquireReaderLock 是獲取讀鎖，AcquireWriterLock 獲取寫鎖。使用對應的方法即可替換 ReaderWriterLockSlim 中的示例。

這里就不對 ReaderWriterLock 進行贅述了。

ReaderWriterLock 的常用方法如下：

以上就是“C#讀寫鎖實例分析”這篇文章的所有內容，感謝各位的閱讀！相信大家閱讀完這篇文章都有很大的收獲，小編每天都會為大家更新不同的知識，如果還想學習更多的知識，請關注億速云行業資訊頻道。