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C#读写锁ReaderWriterLockSlim的使用
阅读量:7041 次
发布时间:2019-06-28

本文共 8872 字,大约阅读时间需要 29 分钟。

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:

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public 
class 
Program
    
{
        
static 
private 
ReaderWriterLockSlim rwl = 
new 
ReaderWriterLockSlim();
        
static 
void 
Main(
string
[] args)
        
{
            
Thread t_read1 = 
new 
Thread(
new 
ThreadStart(ReadSomething));
            
t_read1.Start();
            
Console.WriteLine(
"{0} Create Thread ID {1} , Start ReadSomething"
, DateTime.Now.ToString(
"hh:mm:ss fff"
), t_read1.GetHashCode());
            
Thread t_read2 = 
new 
Thread(
new 
ThreadStart(ReadSomething));
            
t_read2.Start();
            
Console.WriteLine(
"{0} Create Thread ID {1} , Start ReadSomething"
, DateTime.Now.ToString(
"hh:mm:ss fff"
), t_read2.GetHashCode());
            
Thread t_write1 = 
new 
Thread(
new 
ThreadStart(WriteSomething));
            
t_write1.Start();
            
Console.WriteLine(
"{0} Create Thread ID {1} , Start WriteSomething"
, DateTime.Now.ToString(
"hh:mm:ss fff"
), t_write1.GetHashCode());
        
}
        
static 
public 
void 
ReadSomething()
        
{
            
Console.WriteLine(
"{0} Thread ID {1} Begin EnterReadLock..."
, DateTime.Now.ToString(
"hh:mm:ss fff"
), Thread.CurrentThread.GetHashCode());
            
rwl.EnterReadLock();
            
try
            
{
                
Console.WriteLine(
"{0} Thread ID {1} reading sth..."
, DateTime.Now.ToString(
"hh:mm:ss fff"
), Thread.CurrentThread.GetHashCode());
                
Thread.Sleep(5000);
//模拟读取信息
                
Console.WriteLine(
"{0} Thread ID {1} reading end."
, DateTime.Now.ToString(
"hh:mm:ss fff"
), Thread.CurrentThread.GetHashCode());
            
}
            
finally
            
{
                
rwl.ExitReadLock();
                
Console.WriteLine(
"{0} Thread ID {1} ExitReadLock..."
, DateTime.Now.ToString(
"hh:mm:ss fff"
), Thread.CurrentThread.GetHashCode());
            
}
        
}
        
static 
public 
void 
WriteSomething()
        
{
            
Console.WriteLine(
"{0} Thread ID {1} Begin EnterWriteLock..."
, DateTime.Now.ToString(
"hh:mm:ss fff"
), Thread.CurrentThread.GetHashCode());
            
rwl.EnterWriteLock();
            
try
            
{
                
Console.WriteLine(
"{0} Thread ID {1} writing sth..."
, DateTime.Now.ToString(
"hh:mm:ss fff"
), Thread.CurrentThread.GetHashCode());
                
Thread.Sleep(10000);
//模拟写入信息
                
Console.WriteLine(
"{0} Thread ID {1} writing end."
, DateTime.Now.ToString(
"hh:mm:ss fff"
), Thread.CurrentThread.GetHashCode());
            
}
            
finally
            
{
                
rwl.ExitWriteLock();
                
Console.WriteLine(
"{0} Thread ID {1} ExitWriteLock..."
, DateTime.Now.ToString(
"hh:mm:ss fff"
), Thread.CurrentThread.GetHashCode());
            
}
        
}
    
}

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:

      

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static 
void 
Main(
string
[] args)
        
{
            
Thread t_write1 = 
new 
Thread(
new 
ThreadStart(WriteSomething));
            
t_write1.Start();
            
Console.WriteLine(
"{0} Create Thread ID {1} , Start WriteSomething"
, DateTime.Now.ToString(
"hh:mm:ss fff"
), t_write1.GetHashCode());
            
Thread t_write2 = 
new 
Thread(
new 
ThreadStart(WriteSomething));
            
t_write2.Start();
            
Console.WriteLine(
"{0} Create Thread ID {1} , Start WriteSomething"
, DateTime.Now.ToString(
"hh:mm:ss fff"
), t_write2.GetHashCode());
            
Thread t_read1 = 
new 
Thread(
new 
ThreadStart(ReadSomething));
            
t_read1.Start();
            
Console.WriteLine(
"{0} Create Thread ID {1} , Start ReadSomething"
, DateTime.Now.ToString(
"hh:mm:ss fff"
), t_read1.GetHashCode());
            
Thread t_read2 = 
new 
Thread(
new 
ThreadStart(ReadSomething));
            
t_read2.Start();
            
Console.WriteLine(
"{0} Create Thread ID {1} , Start ReadSomething"
, DateTime.Now.ToString(
"hh:mm:ss fff"
), t_read2.GetHashCode());
        
}

结果如下:

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。

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static 
public 
void 
UpgradeableRead()
        
{
            
Console.WriteLine(
"{0} Thread ID {1} Begin EnterUpgradeableReadLock..."
, DateTime.Now.ToString(
"hh:mm:ss fff"
), Thread.CurrentThread.GetHashCode());
            
rwl.EnterUpgradeableReadLock();
            
try
            
{
                
Console.WriteLine(
"{0} Thread ID {1} doing sth..."
, DateTime.Now.ToString(
"hh:mm:ss fff"
), Thread.CurrentThread.GetHashCode());
                
Console.WriteLine(
"{0} Thread ID {1} Begin EnterWriteLock..."
, DateTime.Now.ToString(
"hh:mm:ss fff"
), Thread.CurrentThread.GetHashCode());
                
rwl.EnterWriteLock();
                
try
                
{
                    
Console.WriteLine(
"{0} Thread ID {1} writing sth..."
, DateTime.Now.ToString(
"hh:mm:ss fff"
), Thread.CurrentThread.GetHashCode());
                    
Thread.Sleep(10000);
//模拟写入信息
                    
Console.WriteLine(
"{0} Thread ID {1} writing end."
, DateTime.Now.ToString(
"hh:mm:ss fff"
), Thread.CurrentThread.GetHashCode());
                
}
                
finally
                
{
                    
rwl.ExitWriteLock();
                    
Console.WriteLine(
"{0} Thread ID {1} ExitWriteLock..."
, DateTime.Now.ToString(
"hh:mm:ss fff"
), Thread.CurrentThread.GetHashCode());
                
}
                
Thread.Sleep(10000);
//模拟读取信息
                
Console.WriteLine(
"{0} Thread ID {1} doing end."
, DateTime.Now.ToString(
"hh:mm:ss fff"
), Thread.CurrentThread.GetHashCode());
            
}
            
finally
            
{
                
rwl.ExitUpgradeableReadLock();
                
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:

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public 
class 
Program
    
{
        
static 
private 
ReaderWriterLockSlim rwl = 
new 
ReaderWriterLockSlim();
        
static 
void 
Main(
string
[] args)
        
{
            
Stopwatch sw = 
new 
Stopwatch();
            
sw.Start();
            
List<Task> lstTask = 
new 
List<Task>();
            
for 
(
int 
i = 0; i < 500; i++)
            
{
                
if 
(i % 25 != 0)
                
{
                    
var 
t = Task.Factory.StartNew(ReadSomething);
                    
lstTask.Add(t);
                
}
                
else
                
{
                    
var 
t = Task.Factory.StartNew(WriteSomething);
                    
lstTask.Add(t);
                
}
            
}
            
Task.WaitAll(lstTask.ToArray());
            
sw.Stop();
            
Console.WriteLine(
"使用ReaderWriterLockSlim方式,耗时:" 
+ sw.Elapsed);
            
sw.Restart();
            
lstTask = 
new 
List<Task>();
            
for 
(
int 
i = 0; i < 500; i++)
            
{
                
if 
(i % 25 != 0)
                
{
                    
var 
t = Task.Factory.StartNew(ReadSomething_lock);
                    
lstTask.Add(t);
                
}
                
else
                
{
                    
var 
t = Task.Factory.StartNew(WriteSomething_lock);
                    
lstTask.Add(t);
                
}
            
}
            
Task.WaitAll(lstTask.ToArray());
            
sw.Stop();
            
Console.WriteLine(
"使用lock方式,耗时:" 
+ sw.Elapsed);
        
}
        
static 
private 
object 
_lock1 = 
new 
object
();
        
static 
public 
void 
ReadSomething_lock()
        
{
            
lock 
(_lock1)
            
{
                
//Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} reading sth...", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode());
                
Thread.Sleep(10);
//模拟读取信息
                
//Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} reading end.", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode());
            
}
        
}
        
static 
public 
void 
WriteSomething_lock()
        
{
            
lock 
(_lock1)
            
{
                
//Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} writing sth...", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode());
                
Thread.Sleep(100);
//模拟写入信息
                
//Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} writing end.", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode());
            
}
        
}
        
static 
public 
void 
ReadSomething()
        
{
            
rwl.EnterReadLock();
            
try
            
{
                
//Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} reading sth...", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode());
                
Thread.Sleep(10);
//模拟读取信息
                
//Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} reading end.", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode());
            
}
            
finally
            
{
                
rwl.ExitReadLock();
            
}
        
}
        
static 
public 
void 
WriteSomething()
        
{
            
rwl.EnterWriteLock();
            
try
            
{
                
//Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} writing sth...", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode());
                
Thread.Sleep(100);
//模拟写入信息
                
//Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} writing end.", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode());
            
}
            
finally
            
{
                
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。

本文转自cnn23711151CTO博客,原文链接: http://blog.51cto.com/cnn237111/1535687,如需转载请自行联系原作者

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