C#使用讀寫鎖解決多線程并發(fā)問題

更新時(shí)間：2022年04月18日 10:02:55 作者：農(nóng)碼一生

本文詳細(xì)講解了C#使用讀寫鎖解決多線程并發(fā)問題，文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)。對大家的學(xué)習(xí)或工作具有一定的參考借鑒價(jià)值，需要的朋友可以參考下

一、簡介

在開發(fā)程序的過程中，難免少不了寫入錯(cuò)誤日志這個(gè)關(guān)鍵功能。實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，可以選擇使用第三方日志插件，也可以選擇使用數(shù)據(jù)庫，還可以自己寫個(gè)簡單的方法把錯(cuò)誤信息記錄到日志文件?，F(xiàn)在我們來講下最后一種方法：

在選擇最后一種方法實(shí)現(xiàn)的時(shí)候，若對文件操作與線程同步不熟悉，問題就有可能出現(xiàn)了，因?yàn)橥粋€(gè)文件并不允許多個(gè)線程同時(shí)寫入，否則會提示“文件正在由另一進(jìn)程使用，因此該進(jìn)程無法訪問此文件”。這是文件的并發(fā)寫入問題，就需要用到線程同步。而微軟也給線程同步提供了一些相關(guān)的類可以達(dá)到這樣的目的，本文使用到的 System.Threading.ReaderWriterLockSlim 便是其中之一。該類用于管理資源訪問的鎖定狀態(tài)，可實(shí)現(xiàn)多線程讀取或進(jìn)行獨(dú)占式寫入訪問。利用這個(gè)類，我們就可以避免在同一時(shí)間段內(nèi)多線程同時(shí)寫入一個(gè)文件而導(dǎo)致的并發(fā)寫入問題。讀寫鎖是以 ReaderWriterLockSlim 對象作為鎖管理資源的，不同的 ReaderWriterLockSlim 對象中鎖定同一個(gè)文件也會被視為不同的鎖進(jìn)行管理，這種差異可能會再次導(dǎo)致文件的并發(fā)寫入問題，所以 ReaderWriterLockSlim 應(yīng)盡量定義為只讀的靜態(tài)對象。
ReaderWriterLockSlim 有幾個(gè)關(guān)鍵的方法，本文僅討論寫入鎖：

1.調(diào)用 EnterWriteLock 方法進(jìn)入寫入狀態(tài)，在調(diào)用線程進(jìn)入鎖定狀態(tài)之前一直處于阻塞狀態(tài)，因此可能永遠(yuǎn)都不返回。
2.調(diào)用 TryEnterWriteLock 方法進(jìn)入寫入狀態(tài)，可指定阻塞的間隔時(shí)間，如果調(diào)用線程在此間隔期間并未進(jìn)入寫入模式，將返回false。
3.調(diào)用 ExitWriteLock 方法退出寫入狀態(tài)，應(yīng)使用 finally 塊執(zhí)行 ExitWriteLock 方法，從而確保調(diào)用方退出寫入模式。

二、不使用讀寫鎖寫入文件：

代碼：

class Program
    {
        static int LogCount = 100;
        static int WritedCount = 0;
        static int FailedCount = 0;
        static void Main(string[] args)
        {
            //迭代運(yùn)行寫入日志記錄，由于多個(gè)線程同時(shí)寫入同一個(gè)文件將會導(dǎo)致錯(cuò)誤
            Parallel.For(0, LogCount, e =>
            {
                WriteLog1();
            });
            Console.WriteLine(string.Format("\r\nLog Count:{0}.\t\tWrited Count:{1}.\tFailed Count:{2}.", LogCount.ToString(), WritedCount.ToString(), FailedCount.ToString()));
            Console.Read();
        }
        #region 未加入讀寫鎖
        //不使用讀寫鎖寫入文件
        static void WriteLog1()
        {
            try
            {
                var logFilePath = "log.txt";
                var now = DateTime.Now;
                var logContent = string.Format("Tid: {0}{1} {2}.{3}\r\n", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString().PadRight(4), now.ToLongDateString(), now.ToLongTimeString(), now.Millisecond.ToString());
                File.AppendAllText(logFilePath, logContent);
                WritedCount++;
            }
            catch (Exception ex)
            {
                FailedCount++;
                Console.WriteLine(ex.Message);
            }
        }
        #endregion
    }

運(yùn)行結(jié)果：

不是所有的log都能寫入到log.txt,因?yàn)椴贿m用讀寫錯(cuò)可能會出現(xiàn)上面提到的：“文件正在由另一進(jìn)程使用，因此該進(jìn)程無法訪問此文件”報(bào)錯(cuò)信息。

記錄log信息：

Tid: 9   2021年5月21日 下午 02:18:04.919
Tid: 9   2021年5月21日 下午 02:18:04.944
Tid: 9   2021年5月21日 下午 02:18:05.80
Tid: 11  2021年5月21日 下午 02:18:05.81
Tid: 9   2021年5月21日 下午 02:18:05.82
Tid: 12  2021年5月21日 下午 02:18:05.83
Tid: 11  2021年5月21日 下午 02:18:05.84
Tid: 12  2021年5月21日 下午 02:18:05.84
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.85
Tid: 12  2021年5月21日 下午 02:18:05.111
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.117
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.128
Tid: 11  2021年5月21日 下午 02:18:05.128
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.133
Tid: 12  2021年5月21日 下午 02:18:05.138
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.140
Tid: 12  2021年5月21日 下午 02:18:05.140
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.142
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.144
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.151
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.158
Tid: 9   2021年5月21日 下午 02:18:05.159
Tid: 10  2021年5月21日 下午 02:18:05.159
Tid: 9   2021年5月21日 下午 02:18:05.164
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.164
Tid: 9   2021年5月21日 下午 02:18:05.172
Tid: 15  2021年5月21日 下午 02:18:05.172
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.181
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.187
Tid: 15  2021年5月21日 下午 02:18:05.188
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.195
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.196
Tid: 15  2021年5月21日 下午 02:18:05.195
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.202
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.203
Tid: 15  2021年5月21日 下午 02:18:05.202
Tid: 15  2021年5月21日 下午 02:18:05.207
Tid: 15  2021年5月21日 下午 02:18:05.209
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.207
Tid: 15  2021年5月21日 下午 02:18:05.210
Tid: 15  2021年5月21日 下午 02:18:05.222
Tid: 15  2021年5月21日 下午 02:18:05.231
Tid: 18  2021年5月21日 下午 02:18:05.238
Tid: 15  2021年5月21日 下午 02:18:05.238
Tid: 18  2021年5月21日 下午 02:18:05.244
Tid: 15  2021年5月21日 下午 02:18:05.251
Tid: 15  2021年5月21日 下午 02:18:05.256
Tid: 15  2021年5月21日 下午 02:18:05.262
Tid: 15  2021年5月21日 下午 02:18:05.304
Tid: 15  2021年5月21日 下午 02:18:05.312
Tid: 13  2021年5月21日 下午 02:18:05.312
Tid: 9   2021年5月21日 下午 02:18:05.313
Tid: 13  2021年5月21日 下午 02:18:05.320
Tid: 19  2021年5月21日 下午 02:18:05.320
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.325
Tid: 19  2021年5月21日 下午 02:18:05.333
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.342
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.349
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.361
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.366
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.367
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.368
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.376
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.386
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.392
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.401
Tid: 9   2021年5月21日 下午 02:18:05.463
Tid: 13  2021年5月21日 下午 02:18:05.464
Tid: 15  2021年5月21日 下午 02:18:05.464
Tid: 13  2021年5月21日 下午 02:18:05.465
Tid: 13  2021年5月21日 下午 02:18:05.470
Tid: 11  2021年5月21日 下午 02:18:05.479

三、使用讀寫鎖寫入文件：

代碼：

class Program
    {
        static int LogCount = 100;
        static int WritedCount = 0;
        static int FailedCount = 0;
        static void Main(string[] args)
        {
            //迭代運(yùn)行寫入日志記錄，由于多個(gè)線程同時(shí)寫入同一個(gè)文件將會導(dǎo)致錯(cuò)誤
            Parallel.For(0, LogCount, e =>
            {
                WriteLog2();
            });
            Console.WriteLine(string.Format("\r\nLog Count:{0}.\t\tWrited Count:{1}.\tFailed Count:{2}.", LogCount.ToString(), WritedCount.ToString(), FailedCount.ToString()));
            Console.Read();
        }
        #region 加入讀寫鎖
        //讀寫鎖，當(dāng)資源處于寫入模式時(shí)，其他線程寫入需要等待本次寫入結(jié)束之后才能繼續(xù)寫入
        static ReaderWriterLockSlim LogWriteLock = new ReaderWriterLockSlim();
        static void WriteLog2()
        {
            try
            {
                //設(shè)置讀寫鎖為寫入模式獨(dú)占資源，其他寫入請求需要等待本次寫入結(jié)束之后才能繼續(xù)寫入
                //注意：長時(shí)間持有讀線程鎖或?qū)懢€程鎖會使其他線程發(fā)生饑餓 (starve)。 為了得到最好的性能，需要考慮重新構(gòu)造應(yīng)用程序以將寫訪問的持續(xù)時(shí)間減少到最小。
                //從性能方面考慮，請求進(jìn)入寫入模式應(yīng)該緊跟文件操作之前，在此處進(jìn)入寫入模式僅是為了降低代碼復(fù)雜度
                //因進(jìn)入與退出寫入模式應(yīng)在同一個(gè)try finally語句塊內(nèi)，所以在請求進(jìn)入寫入模式之前不能觸發(fā)異常，否則釋放次數(shù)大于請求次數(shù)將會觸發(fā)異常
                LogWriteLock.EnterWriteLock();
                var logFilePath = "log.txt";
                var now = DateTime.Now;
                var logContent = string.Format("Tid: {0}{1} {2}.{3}\r\n", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString().PadRight(4), now.ToLongDateString(), now.ToLongTimeString(), now.Millisecond.ToString());

                File.AppendAllText(logFilePath, logContent);
                WritedCount++;
            }
            catch (Exception)
            {
                FailedCount++;
            }
            finally
            {
                //退出寫入模式，釋放資源占用
                //注意：一次請求對應(yīng)一次釋放
                //若釋放次數(shù)大于請求次數(shù)將會觸發(fā)異常[寫入鎖定未經(jīng)保持即被釋放]
                //若請求處理完成后未釋放將會觸發(fā)異常[此模式不下允許以遞歸方式獲取寫入鎖定]
                LogWriteLock.ExitWriteLock();
            }
        }
        #endregion
    }

運(yùn)行結(jié)果：

所有的log都完全正確寫入到log.txt。

記錄log信息：

Tid: 8   2021年5月21日 下午 02:26:36.573
Tid: 8   2021年5月21日 下午 02:26:36.597
Tid: 8   2021年5月21日 下午 02:26:36.599
Tid: 8   2021年5月21日 下午 02:26:36.600
Tid: 8   2021年5月21日 下午 02:26:36.601
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Tid: 8   2021年5月21日 下午 02:26:36.609
Tid: 8   2021年5月21日 下午 02:26:36.614
Tid: 8   2021年5月21日 下午 02:26:36.616
Tid: 8   2021年5月21日 下午 02:26:36.617
Tid: 8   2021年5月21日 下午 02:26:36.620
Tid: 8   2021年5月21日 下午 02:26:36.620
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Tid: 8   2021年5月21日 下午 02:26:36.624
Tid: 8   2021年5月21日 下午 02:26:36.624
Tid: 8   2021年5月21日 下午 02:26:36.625
Tid: 8   2021年5月21日 下午 02:26:36.626
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Tid: 8   2021年5月21日 下午 02:26:36.630
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Tid: 8   2021年5月21日 下午 02:26:36.644
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Tid: 8   2021年5月21日 下午 02:26:36.654
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Tid: 8   2021年5月21日 下午 02:26:36.656
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Tid: 8   2021年5月21日 下午 02:26:36.665
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到此這篇關(guān)于C#使用讀寫鎖解決多線程并發(fā)問題的文章就介紹到這了。希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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