详解.NET编程过程中的线程沖突[1]

一什么是线程沖突

线程沖突其实就是指两个或以上的线程同时对同一个共享资源进行操作而造成的问题

一个比较经典的例子是用一个全局变量做计数器然后开N个线程去完成某个任务每个线程完成一次任务就将计数器加一直到完成次任务如果不考虑线程沖突问题用类似下面的代码去做则很可能会超额完成任务线程越多完成任务次数超出次的可能性就越大

伪代码如下

int count = ;//全局计数器

void ThreadMethod()//运行在每个线程的方法

{

while( true )

{

if ( count >= )//如果达到任务指标

break;//中断线程执行

DoSomething();//完成某个任务

count++;

}

}

//省略线程的创建等代码

具体的为什么会超额完成任务的原因在这里我就不赘述了这个例子在单线程环境中是绝对不会超额完成任务的

当然在这个例子中将count++放到if语句中也许能降低一些事故发生的概率但那不是绝对的换言之这样的程序不能杜绝超额完成任务的可能

其实从线程沖突的定义中我们不难发现要造成线程沖突有两个必要条件多线程和共享资源这两个条件中有一个不成立就不可能发生线程沖突问题

所以在单线程环境中是不存在线程沖突的问题的不过很可惜的是我们的软件早已进化到了多进程多线程的时代单线程的程序几乎是不存在的无论是WinForm还是WebForm程序运行的环境都是多线程的而不论你自己是不是明确的开启了一个线程

既然多线程是不可避免的那么要避免线程沖突就只能从共享资源来开刀了

二线程安全的资源

如果大家经常看MSDN或者VS帮助中的NET类库参考的话就不难发现几乎所有的类型都有这么一句话的描述此类型的任何公共 static（在 Visual Basic中为 Shared） 成员都是线程安全的但不保证所有实例成员都是线程安全的那么线程安全到底是什么意思？

其实线程安全很简单就是指一个函数（方法属性字段或者别的）在同一时间被不同线程使用不会造成任何线程沖突的问题就说这个东西是线程安全的

接下来来谈谈什么样的资源是线程安全的

之所以使用资源这个词是因为线程沖突不仅仅会发生在共享的变量上两个线程同时对同一个文件进行读写两个程序同时用同一个端口与同一个地址进行通信都会造成线程沖突只不过是操作系统和帮我们协调了这些沖突而已

一个线程安全的资源即是指在不同线程中使用不会导致线程沖突问题的资源

一个不能被改变的资源是线程安全的比如说一个常量

const decimal pai = ;//C++: const double pai = ;

因为pai的值不可能被改变所以在不同的线程中使用也不会造成沖突换言之它在不同的线程中同时被使用和在一个线程中被使用是没有区别的所以这个东西是线程安全的

同样的在NET中一个字符串的实例也是线程安全的因为字符串的实例在NET中也是不可以被改变的一个字符串的实例一旦被创建对其所有的属性方法调用的结果都是唯一确定的永远不会改变的所以NET类库参考中String类型才有此类型是线程安全的与之类似的Type类型Assembly类型都是线程安全的

但string的实例是线程安全的却不代表string的变量是线程安全的换言之假设有一个静态变量

public static string str = ;

str不是线程安全的因为str这个变量的字符串实例可以被任何线程修改

再考虑这样的例子

public static readonly SqlConnection connection = new SqlConnection( connectionString );

虽然connection本身虽然是线程安全的但connection的任何成员都不是线程安全的

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