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如何使用C#读写锁ReaderWriterLockSlim

2019-10-29 21:40:06
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来源:转载
供稿:网友

这篇文章向大家介绍了读写锁ReaderWriterLockSlim,其优点就是多个线程可以同时读取该对象,要了解更多读写锁的知识,仔细阅读下文吧

读写锁的概念很简单,允许多个线程同时获取读锁,但同一时间只允许一个线程获得写锁,因此也称作共享-独占锁。在C#中,推荐使用ReaderWriterLockSlim类来完成读写锁的功能。

某些场合下,对一个对象的读取次数远远大于修改次数,如果只是简单的用lock方式加锁,则会影响读取的效率。而如果采用读写锁,则多个线程可以同时读取该对象,只有等到对象被写入锁占用的时候,才会阻塞。

简单的说,当某个线程进入读取模式时,此时其他线程依然能进入读取模式,假设此时一个线程要进入写入模式,那么他不得不被阻塞。直到读取模式退出为止。

同样的,如果某个线程进入了写入模式,那么其他线程无论是要写入还是读取,都是会被阻塞的。

进入写入/读取模式有2种方法:

EnterReadLock尝试进入写入模式锁定状态。

TryEnterReadLock(Int32) 尝试进入读取模式锁定状态,可以选择整数超时时间。

EnterWriteLock 尝试进入写入模式锁定状态。

TryEnterWriteLock(Int32) 尝试进入写入模式锁定状态,可以选择超时时间。

退出写入/读取模式有2种方法:

ExitReadLock 减少读取模式的递归计数,并在生成的计数为 0(零)时退出读取模式。

ExitWriteLock 减少写入模式的递归计数,并在生成的计数为 0(零)时退出写入模式。

下面演示一下用法:

 

 
  1. public class Program 
  2. static private ReaderWriterLockSlim rwl = new ReaderWriterLockSlim(); 
  3. static void Main(string[] args) 
  4. Thread t_read1 = new Thread(new ThreadStart(ReadSomething)); 
  5. t_read1.Start(); 
  6. Console.WriteLine("{0} Create Thread ID {1} , Start ReadSomething", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), t_read1.GetHashCode()); 
  7. Thread t_read2 = new Thread(new ThreadStart(ReadSomething)); 
  8. t_read2.Start(); 
  9. Console.WriteLine("{0} Create Thread ID {1} , Start ReadSomething", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), t_read2.GetHashCode()); 
  10. Thread t_write1 = new Thread(new ThreadStart(WriteSomething)); 
  11. t_write1.Start(); 
  12. Console.WriteLine("{0} Create Thread ID {1} , Start WriteSomething", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), t_write1.GetHashCode()); 
  13. static public void ReadSomething() 
  14. Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} Begin EnterReadLock...", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode()); 
  15. rwl.EnterReadLock(); 
  16. try 
  17. Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} reading sth...", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode()); 
  18. Thread.Sleep(5000);//模拟读取信息 
  19. Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} reading end.", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode()); 
  20. finally 
  21. rwl.ExitReadLock(); 
  22. Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} ExitReadLock...", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode()); 
  23. static public void WriteSomething() 
  24. Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} Begin EnterWriteLock...", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode()); 
  25. rwl.EnterWriteLock(); 
  26. try 
  27. Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} writing sth...", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode()); 
  28. Thread.Sleep(10000);//模拟写入信息 
  29. Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} writing end.", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode()); 
  30. finally 
  31. rwl.ExitWriteLock(); 
  32. Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} ExitWriteLock...", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode()); 

如何使用C#读写锁ReaderWriterLockSlim

可以看到3号线程和4号线程能够同时进入读模式,而5号线程过了5秒钟后(即3,4号线程退出读锁后),才能进入写模式。

把上述代码修改一下,先开启2个写模式的线程,然后在开启读模式线程,代码如下:

 

 
  1. static void Main(string[] args) 
  2. Thread t_write1 = new Thread(new ThreadStart(WriteSomething)); 
  3. t_write1.Start(); 
  4. Console.WriteLine("{0} Create Thread ID {1} , Start WriteSomething", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), t_write1.GetHashCode()); 
  5. Thread t_write2 = new Thread(new ThreadStart(WriteSomething)); 
  6. t_write2.Start(); 
  7. Console.WriteLine("{0} Create Thread ID {1} , Start WriteSomething", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), t_write2.GetHashCode()); 
  8. Thread t_read1 = new Thread(new ThreadStart(ReadSomething)); 
  9. t_read1.Start(); 
  10. Console.WriteLine("{0} Create Thread ID {1} , Start ReadSomething", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), t_read1.GetHashCode()); 
  11. Thread t_read2 = new Thread(new ThreadStart(ReadSomething)); 
  12. t_read2.Start(); 
  13. Console.WriteLine("{0} Create Thread ID {1} , Start ReadSomething", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), t_read2.GetHashCode()); 

结果如下:

如何使用C#读写锁ReaderWriterLockSlim

可以看到,3号线程和4号线程都要进入写模式,但是3号线程先占用写入锁,因此4号线程不得不等了10s后才进入。5号线程和6号线程需要占用读取锁,因此等4号线程退出写入锁后才能继续下去。

TryEnterReadLock和TryEnterWriteLock可以设置一个超时时间,运行到这句话的时候,线程会阻塞在此,如果此时能占用锁,那么返回true,如果到超时时间还未占用锁,那么返回false,放弃锁的占用,直接继续执行下面的代码。

EnterUpgradeableReadLock

ReaderWriterLockSlim类提供了可升级读模式,这种方式和读模式的区别在于它还有通过调用 EnterWriteLock 或 TryEnterWriteLock 方法升级为写入模式。 因为每次只能有一个线程处于可升级模式。进入可升级模式的线程,不会影响读取模式的线程,即当一个线程进入可升级模式,任意数量线程可以同时进入读取模式,不会阻塞。如果有多个线程已经在等待获取写入锁,那么运行EnterUpgradeableReadLock将会阻塞,直到那些线程超时或者退出写入锁。

下面代码演示了如何在可升级读模式下,升级到写入锁。

 

 
  1. static public void UpgradeableRead() 
  2. Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} Begin EnterUpgradeableReadLock...", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode()); 
  3. rwl.EnterUpgradeableReadLock(); 
  4. try 
  5. Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} doing sth...", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode()); 
  6. Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} Begin EnterWriteLock...", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode()); 
  7. rwl.EnterWriteLock(); 
  8. try 
  9. Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} writing sth...", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode()); 
  10. Thread.Sleep(10000);//模拟写入信息 
  11. Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} writing end.", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode()); 
  12. finally 
  13. rwl.ExitWriteLock(); 
  14. Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} ExitWriteLock...", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode()); 
  15. Thread.Sleep(10000);//模拟读取信息 
  16. Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} doing end.", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode()); 
  17. finally 
  18. rwl.ExitUpgradeableReadLock(); 
  19. Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} ExitUpgradeableReadLock...", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode()); 

读写锁对于性能的影响是明显的。

下面测试代码:

 

 
  1. public class Program 
  2. static private ReaderWriterLockSlim rwl = new ReaderWriterLockSlim(); 
  3. static void Main(string[] args) 
  4. Stopwatch sw = new Stopwatch(); 
  5. sw.Start(); 
  6. List<Task> lstTask = new List<Task>(); 
  7. for (int i = 0; i < 500; i++) 
  8. if (i % 25 != 0) 
  9. var t = Task.Factory.StartNew(ReadSomething); 
  10. lstTask.Add(t); 
  11. else 
  12. var t = Task.Factory.StartNew(WriteSomething); 
  13. lstTask.Add(t); 
  14. Task.WaitAll(lstTask.ToArray()); 
  15. sw.Stop(); 
  16. Console.WriteLine("使用ReaderWriterLockSlim方式,耗时:" + sw.Elapsed); 
  17. sw.Restart(); 
  18. lstTask = new List<Task>(); 
  19. for (int i = 0; i < 500; i++) 
  20. if (i % 25 != 0) 
  21. var t = Task.Factory.StartNew(ReadSomething_lock); 
  22. lstTask.Add(t); 
  23. else 
  24. var t = Task.Factory.StartNew(WriteSomething_lock); 
  25. lstTask.Add(t); 
  26. Task.WaitAll(lstTask.ToArray()); 
  27. sw.Stop(); 
  28. Console.WriteLine("使用lock方式,耗时:" + sw.Elapsed); 
  29. static private object _lock1 = new object(); 
  30. static public void ReadSomething_lock() 
  31. lock (_lock1) 
  32. //Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} reading sth...", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode()); 
  33. Thread.Sleep(10);//模拟读取信息 
  34. //Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} reading end.", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode()); 
  35. static public void WriteSomething_lock() 
  36. lock (_lock1) 
  37. //Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} writing sth...", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode()); 
  38. Thread.Sleep(100);//模拟写入信息 
  39. //Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} writing end.", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode()); 
  40. static public void ReadSomething() 
  41. rwl.EnterReadLock(); 
  42. try 
  43. //Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} reading sth...", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode()); 
  44. Thread.Sleep(10);//模拟读取信息 
  45. //Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} reading end.", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode()); 
  46. finally 
  47. rwl.ExitReadLock(); 
  48. static public void WriteSomething() 
  49. rwl.EnterWriteLock(); 
  50. try 
  51. //Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} writing sth...", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode()); 
  52. Thread.Sleep(100);//模拟写入信息 
  53. //Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} writing end.", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode()); 
  54. finally 
  55. rwl.ExitWriteLock(); 

上述代码,就500个Task,每个Task占用一个线程池线程,其中20个写入线程和480个读取线程,模拟操作。其中读取数据花10ms,写入操作花100ms,分别测试了对于lock方式和ReaderWriterLockSlim方式。可以做一个估算,对于ReaderWriterLockSlim,假设480个线程同时读取,那么消耗10ms,20个写入操作占用2000ms,因此所消耗时间2010ms,而对于普通的lock方式,由于都是独占性的,因此480个读取操作占时间4800ms+20个写入操作2000ms=6800ms。运行结果显示了性能提升明显。

如何使用C#读写锁ReaderWriterLockSlim

以上是本文的全部内容,希望对大家熟练应用读写锁ReaderWriterLockSlim有所帮助。

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