C#多线程：使用ReaderWriterLock类实现多用户读/单用户写同步

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  摘要：C#提供了System.Threading.ReaderWriterLock类以适应多用户读/单用户写的场景。该类可实现以下功能：如果资源未被写操作锁定，那么任何线程都可对该资源进行读操作锁定，并且对读操作锁数量没有限制，即多个线程可同时对该资源进行读操作锁定，以读取数据。

　　使用Monitor或Mutex进行同步控制的问题：由于独占访问模型不允许任何形式的并发访问，这样的效率总是不太高。许多时候，应用程序在访问资源时是进行读操作，写操作相对较少。为解决这一问题，C#提供了System.Threading.ReaderWriterLock类以适应多用户读/单用户写的场景。该类可实现以下功能：如果资源未被写操作锁定，那么任何线程都可对该资源进行读操作锁定，并且对读操作锁数量没有限制，即多个线程可同时对该资源进行读操作锁定，以读取数据。如果资源未被添加任何读或写操作锁，那么一个且仅有一个线程可对该资源添加写操作锁定，以写入数据。简单的讲就是：读操作锁是共享锁，允许多个线程同时读取数据；写操作锁是独占锁，同一时刻，仅允许一个线程进行写操作。

　　示例代码如下：

using System;
using System.Threading;

namespace ProcessTest
{
    class Program
    {
        //资源
        static int theResource = 0;
        //读、写操作锁
        static ReaderWriterLock rwl = new ReaderWriterLock();

        static void Main(string[] args)
        {
            //分别创建2个读操作线程，2个写操作线程，并启动
            Thread tr0 = new Thread(new ThreadStart(Read));
            Thread tr1 = new Thread(new ThreadStart(Read));
            Thread tr2 = new Thread(new ThreadStart(Write));
            Thread tr3 = new Thread(new ThreadStart(Write));

            tr0.Start();
            tr1.Start();
            tr2.Start();
            tr3.Start();

            //等待线程执行完毕
            tr0.Join();
            tr1.Join();
            tr2.Join();
            tr3.Join();

            System.Console.ReadKey();
        }

        //读数据
        static void Read()
        {
            for (int i = 0; i < 3; i++)
            {
                try
                {
                    //申请读操作锁，如果在1000ms内未获取读操作锁，则放弃
                    rwl.AcquireReaderLock(1000);
                    Console.WriteLine("开始读取数据，theResource = {0}", theResource);
                    Thread.Sleep(10);
                    Console.WriteLine("读取数据结束，theResource = {0}", theResource);
                    //释放读操作锁
                    rwl.ReleaseReaderLock();
                }
                catch (ApplicationException)
                {
                    //获取读操作锁失败的处理
                }
            }
        }

        //写数据
        static void Write()
        {
            for (int i = 0; i < 3; i++)
            {
                try
                {
                    //申请写操作锁，如果在1000ms内未获取写操作锁，则放弃
                    rwl.AcquireWriterLock(1000);
                    Console.WriteLine("开始写数据，theResource = {0}", theResource);
                    //将theResource加1
                    theResource++;
                    Thread.Sleep(100);
                    Console.WriteLine("写数据结束，theResource = {0}", theResource);
                    //释放写操作锁
                    rwl.ReleaseWriterLock();
                }
                catch (ApplicationException)
                {
                    //获取写操作锁失败
                }
            }
        }
    }
}

　　上例中分别创建2个读取线程和2个写入线程，交替进行读、写操作。运行结果如下图：

　　观察运行结果，我们很容易看出：读操作锁是共享锁，允许多个线程同时读取数据；写操作锁是独占锁，仅允许一个线程进行写操作。

　　如果一个线程在获取读操作锁后，进行读操作的途中，希望提升锁级别，将其变为写操作锁，可以调用ReaderWriterLock类的UpgradeToWriterLock(int timeOut)方法，该方法返回一个LockCookie值，该值保存了UpgradeToWriterLock方法调用前线程锁的状态。待写操作完成后，可调用DowngradeFromWriterLock(LockCookie lockcookie)方法，该方法根据传入的LockCookie参数值，将线程锁恢复到UpgradeToWriterLock方法调用前的状态。具体使用方法，大家可以查看MSDN以获取相关示例。