C#线程安全的那些事

悠悠 2022-02-01 01:23 282阅读 0赞

还是上一次，面试的时候提到了C\#线程安全的问题，当时回答的记不太清了，大概就是多线程同是调用某一个函数时可能会照成数据发生混乱，运行到最后发现产生的结果或数据并不是自己想要的，或是跨线程调用属性或方法，即在一个线程中调用另一个线程中的数据，程序会提醒异常（当然这种问题的解决方法有好几种，这里不重点介绍）。

在这里详细总结了关于线程安全的一些问题，希望对大家有点帮助，如有错误的地方欢迎指出

1.线程安全：

如果你的代码所在的进程中有多个线程在同时运行，而这些线程可能会同时运行这段代码。如果每次运行结果和单线程运行的结果是一样的，而且其他的变量的值也和预期的是一样的，就是线程安全的。

或者说:一个类或者程序所提供的接口对于线程来说是原子操作或者多个线程之间的切换不会导致该接口的执行结果存在二义性,也就是说我们不用考虑同步的问题。

线程安全问题都是由全局变量及静态标量引起的。

若每个线程中对全局变量、静态变量只有读操作，而无写操作，一般来说，这个全局变量是线程安全的；若有多个线程同时执行写操作，一般都需要考虑线程同步，否则的话就可能影响线程安全。

2.线程不安全：

举例 比如一个 ArrayList 类，在添加一个元素的时候，它可能会有两步来完成：1. 在 Items\[Size\] 的位置存放此元素；2. 增大 Size 的值。

在单线程运行的情况下，如果 Size = 0，添加一个元素后，此元素在位置 0，而且 Size=1； 而如果是在多线程情况下，比如有两个线程，线程 A 先将元素存放在位置 0。但是此时 CPU 调度线程A暂停，线程 B 得到运行的机会。线程B也向此 ArrayList 添加元素，因为此时 Size 仍然等于 0 （注意哦，我们假设的是添加一个元素是要两个步骤哦，而线程A仅仅完成了步骤1），所以线程B也将元素存放在位置0。然后线程A和线程B都继续运行，都增加 Size 的值。 那好，现在我们来看看 ArrayList 的情况，元素实际上只有一个，存放在位置 0，而 Size 却等于 2。这就是“线程不安全”了。

3.解决线程安全的几种方法：

当需要在线程之间数据传递时，要解决线程安全只要注意同步和互斥操作就好。工作线程处理中可能想操作某个主线程的Windows Form的Control，比如按钮，ListView等等更新工作状态之类，直接控制是不行的，不能够跨线程操作另一个线程创建的Windows Form控件。要使用委托去调用。

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using System;
    using System.Collections.Generic;
    using System.ComponentModel;
    using System.Data;
    using System.Drawing;
    using System.Text;
    using System.Windows.Forms;
    using System.Threading;
      
    namespace JPGCompact
    {
        public partial class MainForm : Form
        {
            // 定义委托
            private delegate void DelegateWriteResult(string file, bool result);
      
            // 与定义的委托签名相同的函数，操作主线程控件
            private void WriteResult(string fileName, bool result)
            {
                if (result)
                   {
                    ListViewItem thisListItem = new ListViewItem();
                    thisListItem.ForeColor = Color.White;
                    thisListItem.BackColor = Color.DarkGreen;
                    thisListItem.SubItems[0].Text = fileName;
                    thisListItem.SubItems.Add("成功");
                    lvResultList.Items.Add(thisListItem);
                }
                else
                {
                    ListViewItem thisListItem = new ListViewItem();
                    thisListItem.ForeColor = Color.White;
                    thisListItem.BackColor = Color.Red;
                    thisListItem.SubItems[0].Text = fileName;
                    thisListItem.SubItems.Add("失败");
                    lvResultList.Items.Add(thisListItem);
                }
            }
      
            // 启动线程
            private void btnStart_Click(object sender, EventArgs e)
            {
                Thread workThread = new Thread(new ThreadStart(CompressAll));
                // 设置为背景线程，主线程一旦推出，该线程也不等待而立即结束
                workThread.IsBackground = true;
                workThread.Start();
            }
      
            // 线程执行函数
            private void CompressAll()
            {
                // 判断是否需要Invoke，多线程时需要
                if (this.InvokeRequired)
                {
                    // 通过委托调用写主线程控件的程序，传递参数放在object数组中
                    this.Invoke(new DelegateWriteResult(WriteResult),
                                    new object[] { item, true });
                }
                else
                {
                    // 如果不需要委托调用，则直接调用
                    this.WriteResult(item, true);
                }
            }
        }
    }

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C\#多线程、跨线程与线程安全的示例详解（三种不同方法）

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using System.Threading;
    
    public static class Extensions
    
        {
            //控件扩展方法（用于跨线程操作），因为为了线程的安全，防止资源竞争出现死锁或不一致的状态，.NET是不允许进行跨线程访问窗体控件的。
    
            public static void SafeCall(this Control ctrl, Action callback)
            {
                if (ctrl.InvokeRequired)
                {
                    ctrl.Invoke(callback);
                }
                else
                {
                    callback();
                }
            }
        }
    
     
    
        public partial class Form1 : Form
        {
    
            public Form1()
            {
                InitializeComponent();
                CheckForIllegalCrossThreadCalls = false;//方法二（禁用异常，不检查跨线程调用的安全问题，可以自由拖动窗体，不过在严格条件下也不可取，数据可能不一致）
    
     
    
                //方法三（推荐使用）
                //把你要保护起来的代码作为一个回调，然后任何需要保护一些代码的地方都可以这样调用
                ThreadPool.QueueUserWorkItem(h =>
                {
                    int i = 0;
                    while (true)
                    {
                        //如果没有SafeCall方法，将出现“线程间操作无效: 从不是创建控件“textBox1”的线程访问它。”的错误
    
    
                        匿名委托
    
                        //textBox1.SafeCall(delegate()
    
                        //{
    
                        //    textBox1.Text = (i++).ToString();
    
                        //});
                        //Lambda表达式
                        textBox1.SafeCall(() =>
                        {
                            textBox1.Text = (i++).ToString();
                        });
    
                        //Thread.Sleep(100);
                    }
                });
            }
    
    
            //抽奖示例
          public bool flag = true;
            public void choujiang()
            {
                flag = true;
                while (flag)
                {
                    Random rnd = new Random();
                    textBox1.Text = rnd.Next(1, 100).ToString();
                    //Application.DoEvents();//方法一：这样也可以防止UI界面线程的阻塞，不至于被卡死。但是在拖动界面或其他操作的时候，程序会被暂停
                }
            }
    
            //开始
            private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
            {
                //choujiang();//方法一
                new Action(choujiang).BeginInvoke(null, null);//方法二
            }
    
            //暂停
            private void button2_Click(object sender, EventArgs e)
            {
                flag = false;
            }
        }

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