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C#多线程编程实例

原创 Linux操作系统 作者:iDotNetSpace 时间:2009-02-04 16:29:22 0 删除 编辑
问题的提出

  所谓单个写入程序/多个阅读程序的线程同步问题,是指任意数量的线程访问共享资源时,写入程序(线程)需要修改共享资源,而阅读程序(线程)需要读取数据。在这个同步问题中,很容易得到下面二个要求:

  1) 当一个线程正在写入数据时,其他线程不能写,也不能读。  
  2) 当一个线程正在读入数据时,其他线程不能写,但能够读。

  在数据库应用程序环境中经常遇到这样的问题。比如说,有n个最终用户,他们都要同时访问同一个数据库。其中有m个用户要将数据存入数据库,n-m个用户要读取数据库中的记录。

  很显然,在这个环境中,我们不能让两个或两个以上的用户同时更新同一条记录,如果两个或两个以上的用户都试图同时修改同一记录,那么该记录中的信息就会被破坏。

  我们也不让一个用户更新数据库记录的同时,让另一用户读取记录的内容。因为读取的记录很有可能同时包含了更新和没有更新的信息,也就是说这条记录是无效的记录。

  实现分析
  
  规定任一线程要对资源进行写或读操作前必须申请锁。根据操作的不同,分为阅读锁和写入锁,操作完成之后应释放相应的锁。将单个写入程序/多个阅读程序的要求改变一下,可以得到如下的形式:

  一个线程申请阅读锁的成功条件是:当前没有活动的写入线程。  
  一个线程申请写入锁的成功条件是:当前没有任何活动(对锁而言)的线程。

  因此,为了标志是否有活动的线程,以及是写入还是阅读线程,引入一个变量m_nActive,如果m_nActive > 0,则表示当前活动阅读线程的数目,如果m_nActive=0,则表示没有任何活动线程,m_nActive <0,表示当前有写入线程在活动,注意m_nActive<0,时只能取-1的值,因为只允许有一个写入线程活动。

  为了判断当前活动线程拥有的锁的类型,我们采用了线程局部存储技术(请参阅其它参考书籍),将线程与特殊标志位关联起来。

  申请阅读锁的函数原型为:public void AcquireReaderLock( int millisecondsTimeout ),其中的参数为线程等待调度的时间。函数定义如下:

public void AcquireReaderLock( int millisecondsTimeout )

{

  // m_mutext很快可以得到,以便进入临界区

  m_mutex.WaitOne( );   
  // 是否有写入线程存在   
  bool bExistingWriter = ( m_nActive < 0 );

  if( bExistingWriter )

  { //等待阅读线程数目加1,当有锁释放时,根据此数目来调度线程

    m_nWaitingReaders++;   
  }  else

  { //当前活动线程加1
    m_nActive++;   
  }

  m_mutex.ReleaseMutex();

  //存储锁标志为Reader   
  System.LocalDataStoreSlot slot = Thread.GetNamedDataSlot(m_strThreadSlotName);
  object bj = Thread.GetData( slot );
  LockFlags flag = LockFlags.None;

  if( obj != null )   
    flag = (LockFlags)obj ;   
  if( flag == LockFlags.None )

  {  
    Thread.SetData( slot, LockFlags.Reader );
  }   
  else   
  {
    Thread.SetData( slot, (LockFlags)((int)flag | (int)LockFlags.Reader ) );
  }
  if( bExistingWriter )

  { //等待指定的时间   
    this.m_aeReaders.WaitOne( millisecondsTimeout, true );

  }
}

  它首先进入临界区(用以在多线程环境下保证活动线程数目的操作的正确性)判断当前活动线程的数目,如果有写线程(m_nActive<0)存在,则等待指定的时间并且等待的阅读线程数目加1。如果当前活动线程是读线程(m_nActive>=0),则可以让读线程继续运行。

  申请写入锁的函数原型为:public void AcquireWriterLock( int millisecondsTimeout ),其中的参数为等待调度的时间。函数定义如下:

public void AcquireWriterLock( int millisecondsTimeout )

{   
  // m_mutext很快可以得到,以便进入临界区   
  m_mutex.WaitOne( );
  // 是否有活动线程存在

  bool bNoActive = m_nActive == 0;

  if( !bNoActive )

  {  m_nWaitingWriters++;

  }   else
  {
    m_nActive--;
  }
  m_mutex.ReleaseMutex();

  //存储线程锁标志

  System.LocalDataStoreSlot slot = Thread.GetNamedDataSlot( "myReaderWriterLockDataSlot" );

  object bj = Thread.GetData( slot );   
  LockFlags flag = LockFlags.None;  

  if( obj != null )   
   flag = (LockFlags)Thread.GetData( slot );   
  if( flag == LockFlags.None )

  { Thread.SetData( slot, LockFlags.Writer );   
  }  else

  {  
    Thread.SetData( slot, (LockFlags)((int)flag | (int)LockFlags.Writer ) );
  }

  //如果有活动线程,等待指定的时间

  if( !bNoActive )
   this.m_aeWriters.WaitOne( millisecondsTimeout, true );   
}

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