多线程同步
线程同步的方法有哪些
线程同步的方法有哪些线程同步是多线程编程中非常重要的一个概念,它是指多个线程在访问共享资源时,为了避免出现数据不一致或者冲突的情况,需要对线程进行协调和同步。
在实际的开发中,我们常常会遇到需要进行线程同步的情况,因此了解线程同步的方法是非常重要的。
本文将介绍几种常见的线程同步方法,希望能够帮助大家更好地理解和应用线程同步。
1. 互斥锁。
互斥锁是最常见的线程同步方法之一。
它通过对共享资源加锁的方式,保证同一时间只有一个线程可以访问该资源,其他线程需要等待锁的释放才能访问。
互斥锁可以使用操作系统提供的原子操作指令来实现,也可以使用编程语言提供的锁机制来实现,如Java中的synchronized关键字。
2. 信号量。
信号量是另一种常见的线程同步方法。
它可以用来控制对共享资源的访问权限,通过对信号量的值进行操作来实现线程的同步。
当信号量的值大于0时,表示资源可用,线程可以访问;当信号量的值等于0时,表示资源不可用,线程需要等待。
信号量的实现可以使用操作系统提供的信号量机制,也可以使用编程语言提供的信号量类来实现。
3. 条件变量。
条件变量是一种线程同步的高级方法,它可以用来在多个线程之间传递信息和控制线程的执行顺序。
条件变量通常和互斥锁一起使用,当共享资源的状态发生变化时,可以通过条件变量来通知等待的线程。
条件变量的实现通常需要依赖于操作系统提供的条件变量机制或者编程语言提供的条件变量类。
4. 读写锁。
读写锁是一种特殊的互斥锁,它可以提高对共享资源的并发访问性能。
读写锁允许多个线程同时对共享资源进行读操作,但是在进行写操作时需要互斥访问。
通过读写锁,可以有效地提高对共享资源的并发性能,适用于读操作频繁、写操作较少的场景。
5. 原子操作。
原子操作是一种特殊的指令序列,它可以保证在多线程环境下对共享资源的操作是原子性的,不会被中断。
原子操作通常由硬件提供支持,可以保证在执行过程中不会被其他线程打断,从而保证对共享资源的操作是线程安全的。
C#中的多线程-同步基础
C#中的多线程-同步基础C#中的多线程 - 同步基础1同步概要在第 1 部分:基础知识中,我们描述了如何在线程上启动任务、配置线程以及双向传递数据。
同时也说明了局部变量对于线程来说是私有的,以及引⽤是如何在线程之间共享,允许其通过公共字段进⾏通信。
下⼀步是同步(synchronization):为期望的结果协调线程的⾏为。
当多个线程访问同⼀个数据时,同步尤其重要,但是这是⼀件⾮常容易搞砸的事情。
同步构造可以分为以下四类:简单的阻塞⽅法这些⽅法会使当前线程等待另⼀个线程结束或是⾃⼰等待⼀段时间。
Sleep、Join与Task.Wait都是简单的阻塞⽅法。
锁构造锁构造能够限制每次可以执⾏某些动作或是执⾏某段代码的线程数量。
排它锁构造是最常见的,它每次只允许⼀个线程执⾏,从⽽可以使得参与竞争的线程在访问公共数据时不会彼此⼲扰。
标准的排它锁构造是lock(Monitor.Enter/Monitor.Exit)、Mutex与 SpinLock。
⾮排它锁构造是Semaphore、SemaphoreSlim以及读写锁。
信号构造信号构造可以使⼀个线程暂停,直到接收到另⼀个线程的通知,避免了低效的轮询。
有两种经常使⽤的信号设施:事件等待句柄(event wait handle )和Monitor类的Wait / Pluse⽅法。
Framework 4.0 加⼊了CountdownEvent与Barrier类。
⾮阻塞同步构造⾮阻塞同步构造通过调⽤处理器指令来保护对公共字段的访问。
CLR 与 C# 提供了下列⾮阻塞构造:Thread.MemoryBarrier 、Thread.VolatileRead、Thread.VolatileWrite、volatile关键字以及Interlocked类。
阻塞这个概念对于前三类来说都⾮常重要,接下来我们简要的剖析下它。
1.1阻塞当线程的执⾏由于某些原因被暂停,⽐如调⽤Sleep等待⼀段时间,或者通过Join或EndInvoke⽅法等待其它线程结束时,则认为此线程被阻塞(blocked)。
多线程同步的实现方法
多线程同步的实现方法在多线程编程中,为了保证数据的正确性和程序的稳定性,需要使用同步机制来控制不同线程之间对共享资源的访问。
本文将介绍几种常见的多线程同步实现方法。
一、互斥锁互斥锁是最基本也是最常用的一种同步机制。
它通过对共享资源加锁来防止其他线程同时访问该资源,从而避免数据竞争和冲突问题。
当一个线程获得了该锁后,其他想要访问该资源的线程就必须等待其释放锁才能进行操作。
在C++11标准中提供了std::mutex类作为互斥量,在使用时可以调用lock()函数获取锁并执行相应操作,再调用unlock()函数释放锁。
需要注意的是,在使用时应尽可能缩小临界区范围以提高效率,并确保所有涉及到共享资源修改或读取操作都被包含在临界区内。
二、条件变量条件变量通常与互斥锁结合起来使用,用于协调不同线程之间对某个事件或状态变化进行响应和处理。
当某个条件满足时(如队列非空),唤醒等待该条件变量上阻塞着的一个或多个进入等待状态(wait)的进程,使其重新参与竞争获取所需资源。
C++11标准库中提供了std::condition_variable类作为条件变量,在使用前需要先创建一个std::unique_lock对象并传递给wait()函数以自动解除已有lock对象,并将当前进入等待状态直至被唤醒;notify_one() 和 notify_all() 函数则分别用于唤醒单个或全部处于等待状态下面向此条件变量发出请求者。
三、信号量信号量是一种更复杂但功能更强大的同步机制。
它通过计数器记录可用资源数量,并根据计数器值判断是否允许新建任务运行或者挂起正在运行任务以便其他任务可以获得所需资源。
其中P(Proberen)表示申请/获取信号灯, V(Verhogen)表示释放/归还信号灯.C++11标准库没有直接支持Semaphore,但我们可以利用mutex+condition_variable模拟实现Semaphore. 其核心思想就是:定义两个成员属性count_ 和 mutex_, count_ 表示当前可申请 Semaphore 的数量 , mutex_ 是 std::mutex 类型 , 定义两个成员方法 wait(), signal(). 四、原子操作原子操作指不能被打断、干扰或交错执行影响结果正确性的操作。
多线程同步的几种方法
多线程同步的几种方法
多线程同步的几种方法主要包括临界区、互斥量、信号量、事件和读写锁等。
这些方法可以有效地控制多个线程对共享资源的访问,避免出现数据不一致和线程冲突的问题。
1.临界区:通过临界区实现多个线程对某一公共资源或一段代码的串行访问,可以保证某一时刻只有一个线程访问某一资源,速度快,适合控制数据的访问。
2.互斥量:互斥量是最简单的同步机制,即互斥锁。
多个进程(线程)均可以访问到一个互斥量,通过对互斥量加锁,从而来保护一个临界区,防止其它进程(线程)同时进入临界区,保护临界资源互斥访问。
3.信号量:信号量可以控制有限用户对同一资源的的访问而设计。
4.事件:通过通知线程的有一些事件已经发生,从而可以启动后续的任务执行。
5.读写锁:读写锁适合于使用在读操作多、写操作少的情况,比如数据库。
读写锁读锁可以同时加很多,但是写锁是互斥的。
当有进程或者线程要写时,必须等待所有的读进程或者线程都释放自己的读锁方可以写。
数据库很多时候可能只是做一些查询。
以上信息仅供参考,如有需要,建议咨询专业编程技术
人员。
多线程之线程同步的方法(7种)
多线程之线程同步的⽅法(7种)同步的⽅法:⼀、同步⽅法 即有synchronized关键字修饰的⽅法。
由于java的每个对象都有⼀个内置锁,当⽤此关键字修饰⽅法时,内置锁会保护整个⽅法。
在调⽤该⽅法前,需要获得内置锁,否则就处于阻塞状态。
注: synchronized关键字也可以修饰静态⽅法,此时如果调⽤该静态⽅法,将会锁住整个类。
⼆、同步代码块 即有synchronized关键字修饰的语句块。
被该关键字修饰的语句块会⾃动被加上内置锁,从⽽实现同步代码如:synchronized(object){}注:同步是⼀种⾼开销的操作,因此应该尽量减少同步的内容。
通常没有必要同步整个⽅法,使⽤synchronized代码块同步关键代码即可。
package com.xhj.thread;/*** 线程同步的运⽤** @author XIEHEJUN**/public class SynchronizedThread {class Bank {private int account = 100;public int getAccount() {return account;}/*** ⽤同步⽅法实现** @param money*/public synchronized void save(int money) {account += money;}/*** ⽤同步代码块实现** @param money*/public void save1(int money) {synchronized (this) {account += money;}}}class NewThread implements Runnable {private Bank bank;public NewThread(Bank bank) {this.bank = bank;}@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < 10; i++) {// bank.save1(10);bank.save(10);System.out.println(i + "账户余额为:" + bank.getAccount());}}}/*** 建⽴线程,调⽤内部类*/public void useThread() {Bank bank = new Bank();NewThread new_thread = new NewThread(bank);System.out.println("线程1");Thread thread1 = new Thread(new_thread);thread1.start();System.out.println("线程2");Thread thread2 = new Thread(new_thread);thread2.start();}public static void main(String[] args) {SynchronizedThread st = new SynchronizedThread();eThread();}}=====================================⽰例加讲解同步是多线程中的重要概念。
用回调函数实现多线程同步
用回调函数实现多线程同步使用回调函数实现多线程同步多线程编程是一种常见的并发编程模型,能够有效提高程序的性能和响应速度。
然而,在多线程环境下,线程之间的同步问题会变得非常复杂。
为了解决这个问题,回调函数被广泛应用于多线程同步中。
回调函数是一种特殊的函数指针,它允许将一个函数作为参数传递给另一个函数,并在特定事件发生时被调用。
在多线程环境中,我们可以使用回调函数来实现线程之间的同步。
1. 线程创建和回调函数概述在多线程编程中,我们通常会创建多个线程来执行不同的任务。
为了实现线程之间的同步,我们可以在创建线程时指定一个回调函数,用于在线程完成任务后通知主线程。
2. 线程同步的步骤使用回调函数实现多线程同步的步骤如下:步骤一:定义一个回调函数,用于在线程完成任务后执行特定的操作。
步骤二:创建线程,并将定义的回调函数作为参数传递给线程。
步骤三:线程执行完任务后调用回调函数,并将任务结果作为参数传递给回调函数。
步骤四:在回调函数中执行特定的操作,如更新共享变量、发送信号等。
通过这种方式,我们可以在多线程环境中实现线程的同步和协作。
3. 示例代码下面是一个使用回调函数实现多线程同步的示例代码:```pythonimport threading# 定义回调函数,用于在线程完成后通知主线程def callback_func(result):print("线程执行完毕,结果为:", result)# 定义线程函数,执行耗时操作def thread_func(callback):# 执行具体的任务result = 1 + 2# 调用回调函数,将任务结果传递给回调函数callback(result)# 创建线程,并指定回调函数thread = threading.Thread(target=thread_func, args=(callback_func,))# 启动线程thread.start()# 主线程继续执行其他任务print("主线程继续执行")```在上述代码中,我们首先定义了一个回调函数`callback_func`,用于在线程完成后通知主线程。
Windows下多线程同步机制
多线程同步机制Critical section(临界区)用来实现“排他性占有”。
适用范围是单一进程的各线程之间。
它是:·一个局部性对象,不是一个核心对象。
·快速而有效率。
·不能够同时有一个以上的critical section被等待。
·无法侦测是否已被某个线程放弃。
MutexMutex是一个核心对象,可以在不同的线程之间实现“排他性占有”,甚至几十那些现成分属不同进程。
它是:·一个核心对象。
·如果拥有mutex的那个线程结束,则会产生一个“abandoned”错误信息。
·可以使用Wait…()等待一个mutex。
·可以具名,因此可以被其他进程开启。
·只能被拥有它的那个线程释放(released)。
SemaphoreSemaphore被用来追踪有限的资源。
它是:·一个核心对象。
·没有拥有者。
·可以具名,因此可以被其他进程开启。
·可以被任何一个线程释放(released)。
Ev ent ObjectEv ent object通常使用于overlapped I/O,或用来设计某些自定义的同步对象。
它是:·一个核心对象。
·完全在程序掌控之下。
·适用于设计新的同步对象。
· “要求苏醒”的请求并不会被储存起来,可能会遗失掉。
·可以具名,因此可以被其他进程开启。
Interlocked Variable如果Interlocked…()函数被使用于所谓的spin-lock,那么他们只是一种同步机制。
所谓spin-lock是一种busy loop,被预期在极短时间内执行,所以有最小的额外负担(overhead)。
系统核心偶尔会使用他们。
除此之外,interlocked variables主要用于引用技术。
他们:·允许对4字节的数值有些基本的同步操作,不需动用到critical section或mutex之类。
线程同步方法有哪些
线程同步方法有哪些
线程同步的常用方法有:
1. 使用锁:例如使用`Lock`类、`ReentrantLock`类或`synchronized`关键字来实现线程同步。
2. 使用条件变量:例如使用`Condition`类来控制线程等待和唤醒。
3. 使用信号量:例如使用`Semaphore`类来控制线程的并发数。
4. 使用栅栏:例如使用`CyclicBarrier`类来控制多个线程在某个点上同步。
5. 使用阻塞队列:例如使用`BlockingQueue`类来控制线程的顺序执行。
6. 使用计数器:例如使用`CountDownLatch`类来控制线程的等待和唤醒。
7. 使用原子类:例如使用`AtomicInteger`类来保证操作的原子性。
8. 使用同步容器:例如使用`ConcurrentHashMap`类来保证线程安全。
9. 使用线程池:例如使用`ExecutorService`类来调度线程的执行顺序。
10. 使用并发工具类:例如使用`ReadWriteLock`类来实现多线程对某个资源的读写操作。
C#实现多线程的同步方法详解
C#实现多线程的同步⽅法详解本⽂主要描述在C#中线程同步的⽅法。
线程的基本概念⽹上资料也很多就不再赘述了。
直接接⼊主题,在多线程开发的应⽤中,线程同步是不可避免的。
在.Net框架中,实现线程同步主要通过以下的⼏种⽅式来实现,在MSDN的线程指南中已经讲了⼏种,本⽂结合作者实际中⽤到的⽅式⼀起说明⼀下。
1. 维护⾃由锁(InterLocked)实现同步2. 监视器(Monitor)和互斥锁(lock)3. 读写锁(ReadWriteLock)4. 系统内核对象1) 互斥(Mutex), 信号量(Semaphore), 事件(AutoResetEvent/ManualResetEvent)2) 线程池除了以上的这些对象之外实现线程同步的还可以使⽤Thread.Join⽅法。
这种⽅法⽐较简单,当你在第⼀个线程运⾏时想等待第⼆个线程执⾏结果,那么你可以让第⼆个线程Join进来就可以了。
⾃由锁(InterLocked)对⼀个32位的整型数进⾏递增和递减操作来实现锁,有⼈会问为什么不⽤++或--来操作。
因为在多线程中对锁进⾏操作必须是原⼦的,⽽++和--不具备这个能⼒。
InterLocked类还提供了两个另外的函数Exchange, CompareExchange⽤于实现交换和⽐较交换。
Exchange操作会将新值设置到变量中并返回变量的原来值: int oVal = InterLocked.Exchange(ref val, 1)。
监视器(Monitor)在MSDN中对Monitor的描述是: Monitor 类通过向单个线程授予对象锁来控制对对象的访问。
Monitor类是⼀个静态类因此你不能通过实例化来得到类的对象。
Monitor 的成员可以查看MSDN,基本上Monitor的效果和lock是⼀样的,通过加锁操作Enter设置临界区,完成操作后使⽤Exit操作来释放对象锁。
不过相对来说Monitor的功能更强,Moniter可以进⾏测试锁的状态,因此你可以控制对临界区的访问选择,等待or离开, ⽽且Monitor还可以在释放锁之前通知指定的对象,更重要的是使⽤Monitor可以跨越⽅法来操作。
线程同步和互斥概念
线程同步和互斥概念在多线程编程中,线程同步和互斥是非常重要的概念。
线程同步指的是多个线程在执行过程中的协调和合作,以达到共同的目标。
而线程互斥则是指多个线程在访问共享资源时的互相排斥,以保证数据的一致性和正确性。
一、线程同步线程同步是指多个线程之间的协调和合作,以达到共同的目标。
在多线程编程中,线程同步可以通过各种机制来实现,例如锁、信号量、事件等。
1. 锁机制锁机制是最常见的线程同步机制之一。
锁机制可以保证在同一时间只有一个线程可以访问共享资源,其他线程需要等待锁的释放才能访问。
常见的锁有互斥锁、读写锁等。
例如,在一个多线程环境下,多个线程需要访问同一个全局变量,为了保证数据的一致性和正确性,可以使用互斥锁来实现线程同步。
2. 信号量机制信号量机制是另一种常见的线程同步机制。
信号量可以用来控制并发线程的数量,以达到线程同步的目的。
常见的信号量有二元信号量和计数信号量。
例如,在一个多线程环境下,多个线程需要访问同一个共享资源,为了保证数据的一致性和正确性,可以使用计数信号量来控制并发线程的数量。
3. 事件机制事件机制是一种高级的线程同步机制,可以用来实现线程之间的通信和协调。
事件机制通常包括事件对象、事件等待和事件通知等。
例如,在一个多线程环境下,多个线程需要协调完成一项任务,可以使用事件机制来实现线程同步。
二、线程互斥线程互斥是指多个线程在访问共享资源时的互相排斥,以保证数据的一致性和正确性。
在多线程编程中,线程互斥可以通过各种机制来实现,例如锁、信号量、事件等。
1. 锁机制锁机制可以用来实现线程互斥。
在同一时间只有一个线程可以获得锁,其他线程需要等待锁的释放才能访问共享资源。
例如,在一个多线程环境下,多个线程需要访问同一个全局变量,为了保证数据的一致性和正确性,可以使用互斥锁来实现线程互斥。
2. 信号量机制信号量机制也可以用来实现线程互斥。
通过设置信号量的初始值为1,可以保证只有一个线程可以访问共享资源。
多线程同步的实现方法
多线程同步的实现方法
多线程同步的实现方法有以下几种:
1. 互斥锁(Mutex):使用互斥锁可以确保多个线程之间对共享资源的互斥访问。
只有一个线程可以获得互斥锁,其他线程需要等待该线程释放锁后才能访问共享资源。
2. 读写锁(ReadWriteLock):读写锁允许多个线程同时读取共享资源,但只允许一个线程写入共享资源。
读写锁的读取操作是非阻塞的,而写入操作是独占的。
3. 条件变量(Condition):条件变量可以使一个线程等待特定条件的发生,然后再继续执行。
条件变量通常与互斥锁一起使用,通过等待和通知机制来实现线程的同步。
4. 信号量(Semaphore):信号量是一种计数器,用于控制同时访问某个资源的线程数量。
当计数器大于0时,线程可以访问资源;当计数器等于0时,线程需要等待其他线程释放资源后才能访问。
5. 屏障(Barrier):屏障可以使多个线程在某个点上进行同步,只有当所有线程都达到屏障时才能继续执行。
6. volatile关键字:使用volatile关键字可以保证共享变量的可见性,即一个线
程对共享变量的修改对其他线程立即可见。
7. 阻塞队列(BlockingQueue):阻塞队列可以实现线程之间的同步,线程可以通过阻塞队列来等待其他线程将数据放入或取出队列。
以上是常见的多线程同步实现方法,具体使用哪种方法取决于应用场景和需求。
线程与并发控制:处理多线程的同步和互斥
线程与并发控制:处理多线程的同步和互斥线程和并发控制是计算机科学领域中非常重要的概念,特别是在多核处理器和分布式系统中。
线程是程序执行的基本单位,而并发控制则是指有效地管理多个线程之间的同步和互斥,以保证数据的一致性和程序的正确执行。
在多线程编程中,线程之间的并发控制是一个关键问题。
当多个线程同时访问共享资源时,如果没有适当的同步和互斥机制,就会出现数据竞争和不一致的问题。
因此,了解如何处理线程的同步和互斥是非常重要的。
同步指的是多个线程之间按照一定的顺序执行,以保证数据的一致性。
常见的同步机制包括互斥锁、条件变量、信号量等。
互斥锁是最基本的同步机制,它可以确保同时只有一个线程能访问共享资源,从而避免数据竞争。
条件变量可以在多个线程之间传递信号,以协调它们的执行流程。
信号量可以用来控制并发访问资源的数量,避免资源的过度竞争。
除了同步机制外,还有一些高级的并发控制技术,如读写锁、原子操作、事务内存等。
读写锁可以提高多线程读取共享资源的效率,因为读取操作不涉及数据一致性问题,可以同时进行。
原子操作可以确保某些操作的原子性,即要么全部执行成功,要么全部不执行。
事务内存是一种基于硬件的并发控制技术,可以提供更高的性能和可靠性。
在处理多线程的同步和互斥时,需要遵循一些基本原则。
首先,避免死锁,即当多个线程互相等待对方释放资源时,就会陷入死锁状态。
其次,避免资源泄漏,即确保每个线程在完成任务后释放所有的资源。
最后,避免竞争条件,即多个线程对共享资源的访问顺序可能影响程序的正确执行,需要避免这种情况的发生。
为了提高多线程程序的性能和可靠性,在设计和实现上需要注意一些细节。
首先,尽量减少共享资源的数量,因为共享资源越多,就越容易引发数据竞争和并发控制问题。
其次,合理设计线程的通信和同步机制,避免不必要的等待和阻塞。
最后,尽量避免线程间频繁地切换和竞争,提高程序的并发执行效率。
总的来说,线程和并发控制是计算机科学中非常重要的概念,能够有效地提高程序的性能和可靠性。
多线程同步与互斥 方法
多线程同步与互斥方法
多线程同步和互斥是为了保证多个线程能够安全地访问共享资源而采取的措施。
下面是几种常见的多线程同步与互斥的方法:
1. 锁(lock):通过加锁的方式来保护临界区,只有获得锁的线程才能进入临界区执行代码,其他线程需要等待锁的释放。
常见的锁包括互斥锁(mutex)和读写锁(read-write lock)。
2. 信号量(semaphore):允许多个线程同时访问某个资源,但要限制同时访问的线程数量,通过信号量进行计数来实现。
3. 条件变量(condition variable):允许线程在某个条件满足时等待,直到其他线程发出信号通知它们继续执行。
4. 互斥量(mutex):一种特殊的锁,用于确保某段代码只能被一个线程执行,其他线程需要等待。
5. 读写锁(read-write lock):允许多个线程同时读取共享资源,但只允许一个线程写入共享资源。
6. 自旋锁(spin lock):不会引起线程的阻塞,在尝试获取锁时,会一直处于循环中直到获取到锁为止。
7. 可重入锁(reentrant lock):允许同一线程多次获取同一个锁而不会发生死锁。
以上方法都是为了解决多线程之间的冲突和竞争条件问题,保证线程安全和数据一致性。
根据具体的场景和需求,选择适合的同步与互斥方法可以提高多线程程序的性能和正确性。
多线程同步并行的方法
多线程同步并行的方法
一、什么是多线程同步?
多线程同步并行是指在多个线程之间,实现数据的可见性、交互性、协作性及互斥性的一种编程方式。
这种编程方式能够保证多个线程之间在处理共享数据时,任何一次更新都是及时的,也就是说后来的线程在处理数据时,可以立即看到之前线程的更新,从而保证程序的正确性。
二、多线程同步并行的方法
1、使用Volatile
Volatile关键字可以保证变量的可见性和顺序性,通过使用Volatile关键字,程序中的所有线程都能立即获取到最新的变量值,也就保证多线程之间的数据的及时性。
2、使用同步锁
不同于Volatile关键字只有可见性,使用同步锁可以保证变量的完整性,也就是说,同步锁可以将多个线程访问的变量统一在一起,其中一个线程进行了更新值,其他线程就不能更改这个变量,只有当上一个线程的任务结束,这个变量才会更新,这也就保证了多线程之间的数据的完整性。
3、使用线程的休眠和唤醒
有时当多线程之间发生冲突时,可以在两个线程之间使用线程休眠和唤醒的方法,通过使用wait()和notify()方法,让某个线程处于休眠状态,而另一个线程可以继续执行其任务,然后在完成任务时,
使用notify()方法唤醒休眠的线程,从而可以实现多线程之间的同步。
4、使用Atomic类(Java)
Atomic类是java.util.concurrent包中提供的一种原子操作类,它可以通过以原子方式更新对象和数组中的元素,来保证数据的正确性。
它采用了 compare-and-swap的机制,能够保证多线程之间可以立即获取到新的值,从而实现数据的同步并行。
C#多线程---Event类实现线程同步
C#多线程---Event类实现线程同步⼀、简介我们使⽤类(.net Framework中的类,如 AutoResetEvent, Semaphore类等)的⽅法来实现线程同步的时候,其实内部是调⽤操作系统的内核对象来实现的线程同步。
System.Threading命名空间中提供了⼀个WaitHandle 的抽象基类,此类就是包装了⼀个Windows内核对象的句柄(句柄可以理解为标⽰了对象实例的⼀个数字),在.net Framework中提供了从WaitHandle类中派⽣的类。
继承关系如下所⽰:WaitHandle EventWaitHandle AutoResetEvent ManualResetEvent Semaphore Mutex当我们在使⽤ AutoResetEvent,ManualResetEvent,Semaphore,Mutex这些类的时候,⽤构造函数来实例化这些类的对象时,其内部都调⽤了Win32 CreateEvent或CreateEvent函数,或CreateSemaphore或者CreateMutex函数,这些函数调⽤返回的句柄值都保存在WaitHandle基类定义的SafeWaitHandle字段中。
⼆、AutoResetEvent (⾃动重置事件)AutoResetEvent 在获得信号后,会⾃动将事件设置为⽆信号状态。
例1:事件初始化为⽆信号状态,主线程等待⼀段时间将事件设置为有信号状态1using System;2using System.Collections.Generic;3using System.Linq;4using System.Text;5using System.Threading;6using System.Threading.Tasks;78namespace ThreadEvent9 {10class Program11 {12public static AutoResetEvent autoEvent = new AutoResetEvent(false);13static void Main(string[] args)14 {15 Task task = new Task(ThreadFunc);16 task.Start();17 Console.WriteLine($"{DateTime.Now} Printed in main");18 Thread.Sleep(5000);19 Console.WriteLine($"{DateTime.Now} Set signal in main");20 autoEvent.Set();21 Console.Read();22 }23private static void ThreadFunc()24 {25 PrintThreadInfo($"Printed in thread func");26 }27private static void PrintThreadInfo(string info)28 {29if (autoEvent.WaitOne())30 {31//autoEvent.WaitOne();32 Console.WriteLine($"{DateTime.Now} {info}");33 Console.WriteLine($"{DateTime.Now} ThreadId:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}\nIsBackgroundThread:{Thread.CurrentThread.IsBackground}\nIsThreadPoolThread:{Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread}34 }3536 }37 }38 }View Code 运⾏结果如下: 例2:事件初始化为⽆信号状态,主线程等待⼀段时间将事件设置为有信号状态,⼦线程连续两次Wait,观察第⼆次Wait的结果 1using System;2using System.Collections.Generic;3using System.Linq;4using System.Text;5using System.Threading;6using System.Threading.Tasks;78namespace ThreadEvent9 {10class Program11 {12public static AutoResetEvent autoEvent = new AutoResetEvent(false);13static void Main(string[] args)14 {15 Task task = new Task(ThreadFunc);16 task.Start();17 Console.WriteLine($"{DateTime.Now} Printed in main");18 Thread.Sleep(5000);19 Console.WriteLine($"{DateTime.Now} Set signal in main");20 autoEvent.Set();21 Console.Read();22 }23private static void ThreadFunc()24 {25 PrintThreadInfo($"Printed in thread func");26 }27private static void PrintThreadInfo(string info)28 {29if (autoEvent.WaitOne())30 {31if (autoEvent.WaitOne(4000))32 {33 Console.WriteLine($"{DateTime.Now} {info}");34 Console.WriteLine($"{DateTime.Now} ThreadId:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}\nIsBackgroundThread:{Thread.CurrentThread.IsBackground}\nIsThreadPoolThread:{Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread}35 }36else37 {38 Console.ForegroundColor = ConsoleColor.Red;39 Console.WriteLine($"{DateTime.Now} WaitOne timeout!");40 Console.ResetColor();41 }42 }4344 }45 }46 }View Code 运⾏结果如下:三、ManualResetEvent(⼿动重置事件)ManualResetEvent在获得信号后,会⼀直保持有信号状态,除⾮我们⼿动调⽤Reset来将事件设置为⽆信号状态。
多线程同步的四种方式(史上最详细+用例)
多线程同步的四种⽅式(史上最详细+⽤例)多线程同步的四种⽅式对于多线程程序来说,同步是指在⼀定的时间内只允许某⼀个线程来访问某个资源。
⽽在此时间内,不允许其他的线程访问该资源。
可以通过互斥锁(Mutex)、条件变量(condition variable)、读写锁(reader-writer lock)、信号量(semaphore)来同步资源。
1. 互斥锁(Mutex)互斥量是最简单的同步机制,即互斥锁。
多个进程(线程)均可以访问到⼀个互斥量,通过对互斥量加锁,从⽽来保护⼀个临界区,防⽌其它进程(线程)同时进⼊临界区,保护临界资源互斥访问。
互斥锁需要满⾜三个条件:互斥不同线程的临界区没有重叠⽆死锁如果⼀个线程正在尝试获得⼀个锁,那么总会成功地获得这个锁。
若线程A调⽤lock()但是⽆法获得锁,则⼀定存在其他线程正在⽆穷次地执⾏临界区。
⽆饥饿每⼀个试图获得锁的线程最终都能成功。
#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <pthread.h>void *function(void *arg);pthread_mutex_t mutex;int counter = 0;int main(int argc, char *argv[]){int rc1,rc2;char *str1="hello";char *str2="world";pthread_t thread1,thread2;pthread_mutex_init(&mutex,NULL);if((rc1 = pthread_create(&thread1,NULL,function,str1))){fprintf(stdout,"thread 1 create failed: %d\n",rc1);}if(rc2=pthread_create(&thread2,NULL,function,str2)){fprintf(stdout,"thread 2 create failed: %d\n",rc2);}pthread_join(thread1,NULL);pthread_join(thread2,NULL);return 0;}void *function(void *arg){char *m;m = (char *)arg;pthread_mutex_lock(&mutex);while(*m != '\0'){printf("%c",*m);fflush(stdout);m++;sleep(1);}printf("\n");pthread_mutex_unlock(&mutex);}2. 条件变量(condition variable)⽣产者消费者问题:每次⽣产⼀个商品,发⼀个信号,告诉消费者“我⽣产商品了,快来消费”,消费者拿到⽣产者的条件变量后每次消费两个商品,然后发出信号“我消费了商品,你可以⽣产了”--_--(发的这个信号是⼀个条件变量,通过发送这个信号可以唤醒阻塞的线程,收到信号后,不满⾜需求也会继续阻塞)为了防⽌竞争,条件变量的使⽤总是和⼀个互斥锁结合在⼀起;条件变量是线程的另⼀种同步机制,它和互斥量是⼀起使⽤的。
多线程的互斥与同步
Java语言中为保证线程对共享资源操作的完整性,用关键字synchronized为共享资源加锁来解决。
Java语言一定要保证线程对共享资源的协调操作及其操作的完整性,关键字synchronized的运用在其中起着重要的作用,它相当于给共享对象的成员方法加上一把锁,通过调用来单一执行线程,其他线程则不能同时调用同一个对象的加锁方法,所以synchronized又叫做互斥锁。
关键字synchronized的使用有以下几种形式:(1)p ublic void push(char c){synchronized(this){ //加在代码段前限制代码data[index]=c;index++;}}用synchronized修饰的语句被加上了互斥锁,避免进栈和出栈操作同时进行,使得进栈完成后,才可以出栈。
(2)另外,synchronized可以放在方法声明中修饰方法:public synchronized void push(char c){…….. //加在方法前修饰方法}(3)若用在类声明中,类中所有方法都是互斥资源。
例题:thread5.java(没加锁),thread6.java(加锁)Java通过wait()和notify()(或notifyAll())方法来实现线程之间的相互协调。
wait()方法可以使线程释放互斥锁进入等待状态。
当其他线程释放资源时,会调用notify()(或notifyAll())方法唤醒等待队列中的线程,使其得到资源恢复运行。
生产者和消费者模型是典型的线程同步问题。
如:pctest.java,pctestcorrect.java。
这些方法说明如下:(1)wait(),notify()和notifyAll()必须在已经持有锁的情况下执行,所以它们只能出现在synchronized作用的范围内。
(2)wait()的作用是释放已经持有的锁,进入等待队列。
(3)notify()的作用是唤醒队列中第一个线程并把它移入锁申请队列。
细说C#多线程那些事-线程同步和多线程优先级
细说C#多线程那些事-线程同步和多线程优先级上个⽂章分享了⼀些多线程的⼀些基础的知识,今天我们继续学习。
⼀、Task类上次我们说了线程池,线程池的QueueUserWorkItem()⽅法发起⼀次异步的线程执⾏很简单但是该⽅法最⼤的问题是没有⼀个内建的机制让你知道操作什么时候完成,有没有⼀个内建的机制在操作完成后获得⼀个返回值。
为此,可以使⽤System.Threading.Tasks中的Task类。
Task类在命名空间System.Threading.Tasks下,通过Task的Factory返回TaskFactory类,以TaskFactory.StartNew(Action)⽅法可以创建⼀个新的异步线程,所创建的线程默认为后台线程,不会影响前台UI窗⼝的运⾏。
如果要取消线程,可以利⽤CancellationTakenSource对象。
如果要在取消任务后执⾏⼀个回调⽅法,则可以使⽤Task的()⽅法。
简单代码实现:using System;using System.Threading.Tasks;namespace Threading{class Program{public static Int32 ThreadSum(Int32 n){Int32 sum = 0;for (; n > 0; --n)sum += n;return sum;}static void Main(string[] args){var t = new Task<Int32>(n => ThreadSum((Int32)n), 100);t.Start();var cwt = t.ContinueWith(task => Console.WriteLine("The result is {0}", t.Result));Console.ReadKey();}}}Task类⽰例代码using System;using System.Threading.Tasks;public class Example{public static void Main(){Task t = Task.Factory.StartNew( () => {int ctr = 0;for (ctr = 0; ctr <= 1000000; ctr++){}Console.WriteLine("Finished {0} loop iterations",ctr);} );t.Wait();}}更多内容参考:⼆、异步执⾏委托的异步执⾏代码:BeginInvoke() 和 EndInvoke()using System;namespace Threading{public delegate string MyDelegate(object data);class Program{public static string Thread1(object data){return data.ToString();}public static void ThreadCallback(IAsyncResult data){Console.WriteLine("ThreadCallback = > " + data.AsyncState);}static void Main(string[] args){var mydelegate = new MyDelegate(Thread1);IAsyncResult result = mydelegate.BeginInvoke("Thread1 Para", ThreadCallback, "Callback Para");//异步执⾏完成var resultstr = mydelegate.EndInvoke(result);Console.WriteLine(resultstr);Console.ReadKey();}}}委托异步执⾏⽰例代码三、线程同步线程同步:指多个线程协同、协助、互相配合。
线程同步的几种实现方案
线程同步的⼏种实现⽅案当多个线程对同⼀数据进⾏访问时,容易出现线程安全问题,这个时候就需要让线程同步来保证数据的安全。
线程同步就是说在两个或两个以上的线程访问同⼀资源的时候,需要⽤到某种⽅式来保证资源在某⼀时刻只能被⼀个线程访问线程同步的实现⽅案:⼀、同步代码块:synchronized(同步监视器) 1、认识同步监视器(锁⼦) synchronized(同步监视器){} 1)必须是引⽤数据类型,不能是基本数据类型 2)在同步代码块中可以改变同步监视器对象的值,不能改变其引⽤ 3)尽量不要使⽤String和包装类Integer做同步监视器,如果要使⽤,则必须保证代码快啊中不对其做任何操作 4)⼀般使⽤共享资源做同步器 5)可以创建⼀个专门的同步监视器,没有任何含义 6)建议使⽤final来修饰同步监视器 2、同步代码块的执⾏过程 1)第⼀个线程来到同步代码块,发现同步监视器是open状态,需要close,然后执⾏其中的代码 2)第⼀个线程执⾏过程中,发⽣了线程切换(阻塞就绪),第⼀个线程失去了CPU,但是没有开锁 3)第⼆个线程获取了CPU,来到同步代码块,发现同步监视器close状态,⽆法执⾏其中的代码,第⼆个也进⼊了阻塞状态 4)第⼀个线程再次获得CPU,执⾏后续代码,执⾏完毕释放锁 5)第⼆个线程再次获得CPU,来到同步代码块发现是开锁状态,重复第⼀个线程的处理过程 3、下⾯的代码是⽤同步代码块来实现线程同步(多个窗⼝实现安全售票)public class TiketsTest {public static void main(String[] args) {for(int i = 0;i<5;i++){//运⽤循环来开启五个线程(模拟五个售票员)new Thread(new TiketsRunnable(),"售票员"+(i+1)).start();//此处为了⽅便直接使⽤匿名对象}}public class TiketsRunnable implements Runnable {private int tikets = 100;//要卖票的总数private Object obj = new Object();@Overridepublic void run() {while (true){synchronized (obj) {try {Thread.sleep(10);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}if (tikets <= 0) {break;}System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖了第" + tikets-- + "票");}}}}⼆、同步⽅法:修饰符 synchronized 返回值类型⽅法名(参数){} 1、不要将run()定义为同步⽅法 2、同步⽅法的同步监视器是this 3、同步代码块的效率要⾼于同步⽅法 1)同步⽅法的锁是this,⼀旦锁住⼀个⽅法,就锁住了所有的同步⽅法;同步代码块只是锁住了使⽤该同步代码块,⽽没有锁住使⽤其他监视器的代码块 2)同步⽅法是将线程锁在了⽅法的外部,⽽同步代码块将线程锁在了代码块的外部,但是却是⽅法的内部 4、下⾯的代码是⽤同步⽅法来实现线程同步(多个窗⼝实现安全售票)public class TiketsTest {public static void main(String[] args) {for(int i = 0;i<5;i++){//运⽤循环来开启五个线程(模拟五个售票员)new Thread(new TiketsRunnable(),"售票员"+(i+1)).start();//此处为了⽅便直接使⽤匿名对象}}}public class TiketsRunnable implements Runnable {private int tikets = 3;private Object obj = new Object();@Overridepublic void run() {while (true) {sell();if (tikets <= 0) {break;}}}public synchronized void sell(){//同步⽅法if(tikets<=0){return;}try {Thread.sleep(3);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖了第" + tikets+ "票");tikets --;}}三、Lock锁 1、Lock锁 1)JDK1.5后新增功能,与采⽤synchronized想⽐,lock锁可提供多种锁⽅案,更灵活 2)java.util.concurrent.lock 中的 Lock 框架是锁定的⼀个抽象,它允许把锁定的实现作为 Java 类,⽽不是作为语⾔的特性来实现。
同步多线程 (SMT) 技术基础
同步多线程(SMT) 技术基础介绍微处理器设计的发展和我们对速度的需求,诞生了很多新技术并使它们迅速发展,也使现在的以及下一代的处理器的效率和性能都有了提升。
一定的体系结构下,在提高性能、降低开销和指令级并行性(ILP之间)加以平衡,可以降低平均CPI。
同步多线程技术(SMT)是一种体系结构模型,其目的是在现有硬件条件下,通过提高计算能力来提高处理器的性能。
因此,同步多线程技术结合了多重启动处理器(超标量和VLIW)和多线程处理器的思想来增加并行度,进而提高性能。
多重启动处理器可以在一个周期内执行多条(2,4甚至8条)指令,而多线程和多处理器(SMP和CMP)结构可以同时或者在很少的延迟内执行来自不同线程的指令。
SMT结构中,不仅在一周期内启动多条指令,而且也能在同一周期内启动来自相互独立的线程(或上下文)的指令。
在理论上,这种改进运用了指令级并行性(ILP)和线程级并行性(TLP)技术来提高执行功能单元的效率。
同步多线程技术之前的研究多重启动处理器(Multiple Issue Processors)运用在超标量和VLIW上的多重启动处理器,其目的是为了降低平均CPI,通过在一个周期内启动多条指令,充分利用处理器的功能单元。
要想有效利用多重启动处理器资源的关键就是在运行的程序中,发现足够的指令级并行性,通常这种并行性是由硬件决定的。
超长指令字(VLIW)处理器每周期启动固定数目的操作,而这些操作是由编译器决定的。
超标量处理器通常是指“动态调度”(dynamically scheduled)的多重启动处理器,因为他们是通过硬件来发现代码中的并行性。
不同的是,VLIW处理器通常是“静态调度”(statically scheduled)的,因为他们依靠编译器来发现并优化指令级并行性。
无论是动态或是静态调度,如何有效利用多重启动处理器,依赖于发现并利用指令级并行性。
指令级并行性来自同一个上下文环境、程序或线程。
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一、教学导入
复习线程的生命周期及状态转换的概念,
✧引入新课。
生活中的事例1:购买火车票,两个人同时买最后一张火车票;
生活中的事例2:支付款项,支付业务可以在不同的地方同时进行。
✧以上会发生线程安全问题,引入多线程同步问题。
二、讲授新课
1.线程安全问题
模拟窗口售票程序,售票的动作需要同时执行,所以使用多线程技术。
假如共有100张票出售,并在售票的代码中每次售票时线程休眠10毫秒,如下所示 Example1.java。
public class Example11 {
public static void main(String[] args) {
// 创建Ticket1 对象
SaleThreadsaleThread = new SaleThread();
// 创建并开启四个线程
new Thread(saleThread, "线程一").start();
new Thread(saleThread, "线程二").start();
new Thread(saleThread, "线程三").start();
new Thread(saleThread, "线程四").start();
}
}
// 定义Ticket1类实现Runnable接口
class SaleThread implements Runnable {
//1,描述票的数量。
private int tickets = 100; // 100张票
//2,售票的动作,这个动作需要被多线程执行,那就是线程任务代码。
需要定义run方法中。
//线程任务中通常都有循环结构。
public void run() {
while (tickets > 0) {
try {
Thread.sleep(10); //要让线程在这里稍停,模拟问题的发生。
sleep 看到了0 -1 -2 错误的数据,这就是传说中的多线程安全问题。
经过此处的线程休眠10毫秒
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "---卖出的票"+ tickets--);//打印线程名称
}
}
}
运行结果如下图所示。
从上图可以看出,售出的票出现了0、-1、-2这样的票号,这种现象是不应该出现的,因此,上面的多线程程序存在安全问题。
【问题产生的原因】
1,线程任务中在操作共享的数据。
2,线程任务操作共享数据的代码有多条(运算有多个)。
【解决思路】
3.同步方法。