在上一篇C#多线程之基础篇2中，我们主要讲述了确定线程的状态、线程优先级、前台线程和后台线程以及向线程传递参数的知识，在这一篇中我们将讲述如何使用C#的lock关键字锁定线程、使用Monitor锁定线程以及线程中的异常处理。
九、使用C#的lock关键字锁定线程
1、使用Visual Studio 2015创建一个新的控制台应用程序。
2、双击打开“Program.cs”文件，然后修改为如下代码：
using System;
using System.Threading;
using static System.Console; namespace Recipe09
{
abstract class CounterBase
{
public abstract void Increment();
public abstract void Decrement();
} class Counter : CounterBase
{
public int Count { get; private set; } public override void Increment()
{
Count++;
} public override void Decrement()
{
Count--;
}
} class CounterWithLock : CounterBase
{
private readonly object syncRoot = new Object(); public int Count { get; private set; } public override void Increment()
{
lock (syncRoot)
{
Count++;
}
} public override void Decrement()
{
lock (syncRoot)
{
Count--;
}
}
} class Program
{
static void TestCounter(CounterBase c)
{
for (int i = ; i < ; i++)
{
c.Increment();
c.Decrement();
}
} static void Main(string[] args)
{
WriteLine("Incorrect counter");
var c1 = new Counter();
var t1 = new Thread(() => TestCounter(c1));
var t2 = new Thread(() => TestCounter(c1));
var t3 = new Thread(() => TestCounter(c1));
t1.Start();
t2.Start();
t3.Start();
t1.Join();
t2.Join();
t3.Join();
WriteLine($"Total count: {c1.Count}"); WriteLine("--------------------------"); WriteLine("Correct counter");
var c2 = new CounterWithLock();
t1 = new Thread(() => TestCounter(c2));
t2 = new Thread(() => TestCounter(c2));
t3 = new Thread(() => TestCounter(c2));
t1.Start();
t2.Start();
t3.Start();
t1.Join();
t2.Join();
t3.Join();
WriteLine($"Total count: {c2.Count}");
}
}
}
3、运行该控制台应用程序，运行效果（每次运行效果可能不同）如下图所示：
在第65行代码处，我们创建了Counter类的一个对象，该类定义了一个简单的counter变量，该变量可以自增1和自减1。然后在第66~68行代码处，我们创建了三个线程，并利用lambda表达式将Counter对象传递给了“TestCounter”方法，这三个线程共享同一个counter变量，并且对这个变量进行自增和自减操作，这将导致结果的不正确。如果我们多次运行这个控制台程序，它将打印出不同的counter值，有可能是0，但大多数情况下不是。
发生这种情况是因为Counter类是非线程安全的。我们假设第一个线程在第57行代码处执行完毕后，还没有执行第58行代码时，第二个线程也执行了第57行代码，这个时候counter的变量值自增了2次，然后，这两个线程同时执行了第58行处的代码，这会造成counter的变量只自减了1次，因此，造成了不正确的结果。
为了确保不发生上述不正确的情况，我们必须保证在某一个线程访问counter变量时，另外所有的线程必须等待其执行完毕才能继续访问，我们可以使用lock关键字来完成这个功能。如果我们在某个线程中锁定一个对象，其他所有线程必须等到该线程解锁之后才能访问到这个对象，因此，可以避免上述情况的发生。但是要注意的是，使用这种方式会严重影响程序的性能。更好的方式我们将会在仙童同步中讲述。
十、使用Monitor锁定线程
在这一小节中，我们将描述一个多线程编程中的常见的一个问题：死锁。我们首先创建一个死锁的示例，然后使用Monitor避免死锁的发生。
1、使用Visual Studio 2015创建一个新的控制台应用程序。
2、双击打开“Program.cs”文件，编写代码如下：
using System;
using System.Threading;
using static System.Console;
using static System.Threading.Thread; namespace Recipe10
{
class Program
{
static void LockTooMuch(object lock1, object lock2)
{
lock (lock1)
{
Sleep();
lock (lock2)
{
}
}
} static void Main(string[] args)
{
object lock1 = new object();
object lock2 = new object(); new Thread(() => LockTooMuch(lock1, lock2)).Start(); lock (lock2)
{
WriteLine("This will be a deadlock!");
Sleep();
lock (lock1)
{
WriteLine("Acquired a protected resource succesfully");
}
}
}
}
}
3、运行该控制台应用程序，运行效果如下图所示：
在上述结果中我们可以看到程序发生了死锁，程序一直结束不了。
在第10~19行代码处，我们定义了一个名为“LockTooMuch”的方法，在该方法中我们锁定了第一个对象lock1，等待1秒钟后，希望锁定第二个对象lock2。
在第26行代码处，我们创建了一个新的线程来执行“LockTooMuch”方法，然后立即执行第28行代码。
在第28~32行代码处，我们在主线程中锁定了对象lock2，然后等待1秒钟后，希望锁定第一个对象lock1。
在创建的新线程中我们锁定了对象lock1，等待1秒钟，希望锁定对象lock2，而这个时候对象lock2已经被主线程锁定，所以新建线程会等待对象lock2被主线程解锁。然而，在主线程中，我们锁定了对象lock2，等待1秒钟，希望锁定对象lock1，而这个时候对象lock1已经被创建的线程锁定，所以主线程会等待对象lock1被创建的线程解锁。当发生这种情况的时候，死锁就发生了，所以我们的控制台应用程序目前无法正常结束。
4、要避免死锁的发生，我们可以使用“Monitor.TryEnter”方法来替换lock关键字，“Monitor.TryEnter”方法在请求不到资源时不会阻塞等待，可以设置超时时间，获取不到直接返回false。修改代码如下所示：
using System;
using System.Threading;
using static System.Console;
using static System.Threading.Thread; namespace Recipe10
{
class Program
{
static void LockTooMuch(object lock1, object lock2)
{
lock (lock1)
{
Sleep();
lock (lock2)
{
}
}
} static void Main(string[] args)
{
object lock1 = new object();
object lock2 = new object(); new Thread(() => LockTooMuch(lock1, lock2)).Start(); lock (lock2)
{
WriteLine("This will be a deadlock!");
Sleep();
//lock (lock1)
//{
// WriteLine("Acquired a protected resource succesfully");
//}
if (Monitor.TryEnter(lock1, TimeSpan.FromSeconds()))
{
WriteLine("Acquired a protected resource succesfully");
}
else
{
WriteLine("Timeout acquiring a resource!");
}
}
}
}
}
5、运行该控制台应用程序，运行效果如下图所示：
此时，我们的控制台应用程序就避免了死锁的发生。
十一、处理异常
在这一小节中，我们讲述如何在线程中正确地处理异常。正确地将try/catch块放置在线程内部是非常重要的，因为在线程外部捕获线程内部的异常通常是不可能的。
1、使用Visual Studio 2015创建一个新的控制台应用程序。
2、双击打开“Program.cs”文件，修改代码如下所示：
using System;
using System.Threading;
using static System.Console;
using static System.Threading.Thread; namespace Recipe11
{
class Program
{
static void BadFaultyThread()
{
WriteLine("Starting a faulty thread...");
Sleep(TimeSpan.FromSeconds());
throw new Exception("Boom!");
} static void FaultyThread()
{
try
{
WriteLine("Starting a faulty thread...");
Sleep(TimeSpan.FromSeconds());
throw new Exception("Boom!");
}
catch(Exception ex)
{
WriteLine($"Exception handled: {ex.Message}");
}
} static void Main(string[] args)
{
var t = new Thread(FaultyThread);
t.Start();
t.Join(); try
{
t = new Thread(BadFaultyThread);
t.Start();
}
catch (Exception ex)
{
WriteLine(ex.Message);
WriteLine("We won't get here!");
}
}
}
}
3、运行该控制台应用程序，运行效果如下图所示：
在第10~15行代码处，我们定义了一个名为“BadFaultyThread”的方法，在该方法中抛出一个异常，并且没有使用try/catch块捕获该异常。
在第17~29行代码处，我们定义了一个名为“FaultyThread”的方法，在该方法中也抛出一个异常，但是我们使用了try/catch块捕获了该异常。
在第33~35行代码处，我们创建了一个线程，在该线程中执行了“FaultyThread”方法，我们可以看到在这个新创建的线程中，我们正确地捕获了在“FaultyThread”方法中抛出的异常。
在第37~46行代码处，我们又新创建了一个线程，在该线程中执行了“BadFaultyThread”方法，并且在主线程中使用try/catch块来捕获在新创建的线程中抛出的异常，不幸的的是我们在主线程中无法捕获在新线程中抛出的异常。
由此可以看到，在一个线程中捕获另一个线程中的异常通常是不可行的。
至此，多线程（基础篇）我们就讲述到这儿，之后我们将讲述线程同步相关的知识，敬请期待！