多线程-使用ReaderWriterLockSlim类（对缓存大量的读取，和少量的写入【如果读取不到，就加读锁，然后写入缓存】）

　　同时多个线程来(如从字典中)读取数据,还有另外几个线程（如向该字典中）写入数据

　　比如：WEB中对缓存的读写操作（一般是一边是大量用户读取【如果读取不到，就加写锁，然后写数据到缓存】）

　　由于锁 ( lock 和 Monitor ) 是线程独占式访问的，所以其对性能的影响还是蛮大的，那有没有一种方式可是实现：允许多个线程同时读数据、只允许一个线程写数据呢？答案是肯定的。

　　读写锁 ReaderWriterLock 、就是 支持单个写线程和多个读线程的锁。自.NET 3.5 开始 ReaderWriterLockSlim 、登上舞台，ReaderWriterLockSlim 可以看做是 ReaderWriterLock 的升级版。 由于 ReaderWriterLockSlim  默认不支持递归调用、所以在某种意义上来说更不容易造成死锁。

　　本节将描述如何使用ReaderWriterLockSlim来创建一个线程安全的机制,在多线程中对,一个集合进行读写操作。ReaderWriterLockSlim代表了一个管理资源访问的锁,允许多个线程同时读取,以及独占写。

一、先看一个示例

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        new Thread(Read){ IsBackground = true }.Start();
        new Thread(Read){ IsBackground = true }.Start();
        new Thread(Read){ IsBackground = true }.Start();

        new Thread(() => Write("Thread 1")){ IsBackground = true }.Start();
        new Thread(() => Write("Thread 2")){ IsBackground = true }.Start();

        Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(30));

        Console.ReadKey();
    }

    static ReaderWriterLockSlim _rw = new ReaderWriterLockSlim();
    static Dictionary<int, int> _items = new Dictionary<int, int>();

    static void Read()
    {
        Console.WriteLine("Reading contents of a dictionary");
        while (true)
        {
            try
            {
                _rw.EnterReadLock();
                foreach (var key in _items.Keys)
                {
                    Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(0.1));
                }
            }
            finally
            {
                _rw.ExitReadLock();
            }
        }
    }

    static void Write(string threadName)
    {
        while (true)
        {
            try
            {
                int newKey = new Random().Next(250);
                _rw.EnterUpgradeableReadLock();
                if (!_items.ContainsKey(newKey))
                {
                    try
                    {
                        _rw.EnterWriteLock();
                        _items[newKey] = 1;
                        Console.WriteLine("New key {0} is added to a dictionary by a {1}", newKey, threadName);
                    }
                    finally
                    {
                        _rw.ExitWriteLock();
                    }
                }
                Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(0.1));
            }
            finally
            {
                _rw.ExitUpgradeableReadLock();
            }
        }
    }
}

二、工作原理：

　　当主程序启动时,同时运行了三个线程来从字典中读取数据,还有另外两个线程向该字典中写入数据。我们使用ReaderWriterLockSlim类来实现线程安全,该类专为这样的场景而设计。

　　这里使用两种锁:读锁允许多线程读取数据,写锁在被释放前会阻塞了其他线程的所,有操作。获取读锁时还有一个有意思的场景,即从集合中读取数据时,根据当前数据而决,定是否获取一个写锁并修改该集合。一旦得到写锁,会阻止阅读者读取数据,从而浪费大量的时间,因此获取写锁后集合会处于阻塞状态。为了最小化阻塞浪费的时间,可以使用 EnterUpgradeableReadLock和ExitUpgradeableReadLock方法。先获取读锁后读取数据。如果发现必须修改底层集合,只需使用EnterWriteLock方法升级锁,然后快速执行一次写操作.最后使用ExitWriteLock释放写锁。

　　在本例中,我们先生成一个随机数。然后获取读锁并检查该数是否存在于字典的键集合中。如果不存在,将读锁更新为写锁然后将该新键加入到字典中。始终使用tyr/finaly代码块来确保在捕获锁后一定会释放锁,这是一项好的实践。所有的线程都被创建为后台线程。

　　主线程在所有后台线程完成后会等待30秒。

三、通过Demo我们来看一下 ReaderWriterLockSlim  的用法：

1、EnterWriteLock   进入写模式锁定状态

2、EnterReadLock    进入读模式锁定状态

3、EnterUpgradeableReadLock  进入可升级的读模式锁定状态

并且三种锁定模式都有超时机制、对应 Try... 方法，退出相应的模式则使用 Exit... 方法，而且所有的方法都必须是成对出现的。

三、备注及注意事项

1、对于同一把锁、多个线程可同时进入 读模式。

2、对于同一把锁、同时只允许一个线程进入 写模式。

3、对于同一把锁、同时只允许一个线程进入 可升级的读模式。

4、通过默认构造函数创建的读写锁是不支持递归的，若想支持递归 可通过构造 ReaderWriterLockSlim(LockRecursionPolicy) 创建实例。

5、对于同一把锁、同一线程不可两次进入同一锁状态（开启递归后可以）

6、对于同一把锁、即便开启了递归、也不可以在进入读模式后再次进入写模式或者可升级的读模式（在这之前必须退出读模式）。

7、再次强调、不建议启用递归。

8、读写锁具有线程关联性，即 两个线程间拥有的锁的状态 相互独立不受影响、并且不能相互修改其锁的状态。

9、升级状态：在进入可升级的读模式 EnterUpgradeableReadLock  后，可在恰当时间点 通过 EnterWriteLock   进入写模式。

10、降级状态：可升级的读模式可以降级为读模式：即 在进入可升级的读模式 EnterUpgradeableReadLock  后， 通过首先调用读取模式 EnterReadLock 方法，然后再调用 ExitUpgradeableReadLock 方法。