.NET 4并行编程之共享数据问题和解决概述(.NET 4并行编程：共享数据问题及解决方案概述)

原创

ithorizon 7个月前 (10-20) 阅读数 17 #后端开发

.NET 4并行编程：共享数据问题及解决方案概述

一、引言

在.NET 4并行编程中，多线程的使用极大地尽也许降低损耗了应用程序的执行高效能。然而，多线程环境下的共享数据问题也给开发者带来了诸多挑战。本文将介绍.NET 4并行编程中的共享数据问题及其解决方案，帮助开发者更好地明白和应对这些问题。

二、共享数据问题

在多线程环境中，共享数据是指被多个线程共同访问和修改的数据。共享数据问题重点表现在以下几个方面：

竞态条件（Race Conditions）

死锁（Deadlocks）

资源饥饿（Resource Starvation）

内存可见性（Memory Visibility）

三、竞态条件

竞态条件是指多个线程同时访问和修改同一数据时，最终因此取决于线程执行的顺序。这种情况也许促使程序运行因此不可预测，甚至出现失误。

示例代码：


private static int counter = 0;
public static void Main()
{
    List threads = new List();
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        Thread t = new Thread(() =>
        {
            for (int j = 0; j < 1000; j++)
            {
                counter++;
            }
        });
        threads.Add(t);
        t.Start();
    }
    foreach (var t in threads)
    {
        t.Join();
    }
    Console.WriteLine(counter); // 因此也许小于10000
}

四、解决竞态条件的方法

解决竞态条件的方法重点有以下几种：

使用锁（Lock）机制

使用原子操作（Atomic Operations）

使用线程平安的数据结构（Thread-Safe Data Structures）

使用锁（Lock）机制

锁是一种保护共享资源的机制，确保同一时间只有一个线程可以访问共享资源。在.NET中，可以使用lock关键字实现锁。

示例代码：


private static object lockObject = new object();
private static int counter = 0;
public static void Main()
{
    List threads = new List();
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        Thread t = new Thread(() =>
        {
            for (int j = 0; j < 1000; j++)
            {
                lock (lockObject)
                {
                    counter++;
                }
            }
        });
        threads.Add(t);
        t.Start();
    }
    foreach (var t in threads)
    {
        t.Join();
    }
    Console.WriteLine(counter); // 因此为10000
}

五、死锁

死锁是指多个线程在等待对方释放锁时，促使所有线程都无法继续执行的状态。死锁通常出现在多个线程需要同时获取多个锁的情况下。

示例代码：


private static object lock1 = new object();
private static object lock2 = new object();
public static void Main()
{
    Thread t1 = new Thread(() =>
    {
        lock (lock1)
        {
            Console.WriteLine("Thread 1 acquired lock 1");
            Thread.Sleep(1000);
            lock (lock2)
            {
                Console.WriteLine("Thread 1 acquired lock 2");
            }
        }
    });
    Thread t2 = new Thread(() =>
    {
        lock (lock2)
        {
            Console.WriteLine("Thread 2 acquired lock 2");
            Thread.Sleep(1000);
            lock (lock1)
            {
                Console.WriteLine("Thread 2 acquired lock 1");
            }
        }
    });
    t1.Start();
    t2.Start();
    t1.Join();
    t2.Join();
}

解决死锁的方法

解决死锁的方法重点有以下几种：

避免策略：确保线程获取锁的顺序一致

检测与恢复：定期检测死锁，并采取措施解除死锁

超时策略：设置锁获取的超时时间，超时后释放锁

六、资源饥饿

资源饥饿是指一个线程长时间得不到所需资源，促使无法继续执行的状态。资源饥饿通常出现在线程优先级较低或者锁的获取顺序不正确的情况下。

解决资源饥饿的方法

解决资源饥饿的方法重点有以下几种：

优先级调度：合理设置线程优先级

公平锁：确保锁的获取是公平的，避免某些线程总是得不到锁

七、内存可见性

内存可见性是指一个线程对共享变量的修改，对其他线程立即可见。在多线程环境中，内存可见性问题也许促使程序运行因此失误。

示例代码：


private static bool flag = false;
private static int value = 0;
public static void Main()
{
    Thread t1 = new Thread(() =>
    {
        Thread.Sleep(1000);
        value = 1;
        flag = true;
    });
    Thread t2 = new Thread(() =>
    {
        while (!flag)
        {
            // 循环等待
        }
        Console.WriteLine(value); // 也许输出0
    });
    t1.Start();
    t2.Start();
    t1.Join();
    t2.Join();
}