C#線程安全的那些事

還是上一次，面試的時候提到了C#線程安全的問題，當時回答的記不太清了，大概就是多線程同是調用某一個函數時可能會照成數據發生混亂，運行到最后發現產生的結果或數據並不是自己想要的，或是跨線程調用屬性或方法，即在一個線程中調用另一個線程中的數據，程序會提醒異常（當然這種問題的解決方法有好幾種，這里不重點介紹）。

在這里詳細總結了關於線程安全的一些問題，希望對大家有點幫助，如有錯誤的地方歡迎指出

1.線程安全：

如果你的代碼所在的進程中有多個線程在同時運行，而這些線程可能會同時運行這段代碼。如果每次運行結果和單線程運行的結果是一樣的，而且其他的變量的值也和預期的是一樣的，就是線程安全的。

或者說:一個類或者程序所提供的接口對於線程來說是原子操作或者多個線程之間的切換不會導致該接口的執行結果存在二義性,也就是說我們不用考慮同步的問題。

線程安全問題都是由全局變量及靜態標量引起的。

若每個線程中對全局變量、靜態變量只有讀操作，而無寫操作，一般來說，這個全局變量是線程安全的；若有多個線程同時執行寫操作，一般都需要考慮線程同步，否則的話就可能影響線程安全。

 

2.線程不安全：

舉例 比如一個 ArrayList 類，在添加一個元素的時候，它可能會有兩步來完成：1. 在 Items[Size] 的位置存放此元素；2. 增大 Size 的值。

在單線程運行的情況下，如果 Size = 0，添加一個元素后，此元素在位置 0，而且 Size=1； 而如果是在多線程情況下，比如有兩個線程，線程 A 先將元素存放在位置 0。但是此時 CPU 調度線程A暫停，線程 B 得到運行的機會。線程B也向此 ArrayList 添加元素，因為此時 Size 仍然等於 0 （注意哦，我們假設的是添加一個元素是要兩個步驟哦，而線程A僅僅完成了步驟1），所以線程B也將元素存放在位置0。然后線程A和線程B都繼續運行，都增加 Size 的值。 那好，現在我們來看看 ArrayList 的情況，元素實際上只有一個，存放在位置 0，而 Size 卻等於 2。這就是“線程不安全”了。

3.解決線程安全的幾種方法：

當需要在線程之間數據傳遞時，要解決線程安全只要注意同步和互斥操作就好。工作線程處理中可能想操作某個主線程的Windows Form的Control，比如按鈕，ListView等等更新工作狀態之類，直接控制是不行的，不能夠跨線程操作另一個線程創建的Windows Form控件。要使用委托去調用。

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
    {
        // 定義委托
        private delegate void DelegateWriteResult(string file, bool result);
  
        // 與定義的委托簽名相同的函數，操作主線程控件
        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("失敗");
                lvResultList.Items.Add(thisListItem);
            }
        }
  
        // 啟動線程
        private void btnStart_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            Thread workThread = new Thread(new ThreadStart(CompressAll));
            // 設置為背景線程，主線程一旦推出，該線程也不等待而立即結束
            workThread.IsBackground = true;
            workThread.Start();
        }
  
        // 線程執行函數
        private void CompressAll()
        {
            // 判斷是否需要Invoke，多線程時需要
            if (this.InvokeRequired)
            {
                // 通過委托調用寫主線程控件的程序，傳遞參數放在object數組中
                this.Invoke(new DelegateWriteResult(WriteResult),
                                new object[] { item, true });
            }
            else
            {
                // 如果不需要委托調用，則直接調用
                this.WriteResult(item, true);
            }
        }
    }
}

C#多線程、跨線程與線程安全的示例詳解（三種不同方法）

 

using System.Threading;

public static class Extensions

    {
        //控件擴展方法（用於跨線程操作），因為為了線程的安全，防止資源競爭出現死鎖或不一致的狀態，.NET是不允許進行跨線程訪問窗體控件的。

        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（禁用異常，不檢查跨線程調用的安全問題，可以自由拖動窗體，不過在嚴格條件下也不可取，數據可能不一致）

 

            //方法三（推薦使用）
            //把你要保護起來的代碼作為一個回調，然后任何需要保護一些代碼的地方都可以這樣調用
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(h =>
            {
                int i = 0;
                while (true)
                {
                    //如果沒有SafeCall方法，將出現“線程間操作無效: 從不是創建控件“textBox1”的線程訪問它。”的錯誤


                    ////匿名委托

                    //textBox1.SafeCall(delegate()

                    //{

                    //    textBox1.Text = (i++).ToString();

                    //});
                    //Lambda表達式
                    textBox1.SafeCall(() =>
                    {
                        textBox1.Text = (i++).ToString();
                    });

                    //Thread.Sleep(100);
                }
            });
        }


        //抽獎示例
      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：這樣也可以防止UI界面線程的阻塞，不至於被卡死。但是在拖動界面或其他操作的時候，程序會被暫停
            }
        }

        //開始
        private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            //choujiang();//方法一
            new Action(choujiang).BeginInvoke(null, null);//方法二
        }

        //暫停
        private void button2_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            flag = false;
        }
    }

 

 

 注：本文章屬個人學習總結，部分內容參考互聯網上的相關文章。 其中如果發現個人總結有不正確的認知或遺漏的地方請評論告知，歡迎交流。