前言
在并發(fā)編程中，確保共享資源的同步訪問(wèn)對(duì)防止數(shù)據(jù)損壞和保持?jǐn)?shù)據(jù)一致性至關(guān)重要。互斥鎖（Mutex）是一種用于同步線程訪問(wèn)共享資源的機(jī)制。互斥鎖確保共享資源在同一時(shí)間點(diǎn)，只有一個(gè)線程可以訪問(wèn)，從而防止資源競(jìng)爭(zhēng)與沖突。本文了解C#中Mutex實(shí)現(xiàn)互斥體的功能。
Mutex
Mutex 是一種同步的原語(yǔ)，在實(shí)現(xiàn)線程共享資源同步訪問(wèn)，防止數(shù)據(jù)損壞和保持?jǐn)?shù)據(jù)一致性方面起著至關(guān)重要的作用。
1、關(guān)鍵概念
擁有權(quán)：在任何給定時(shí)間內(nèi)，只有一個(gè)線程可以擁有互斥鎖。擁有互斥鎖的線程，負(fù)責(zé)在使用受保護(hù)資源完成后釋放互斥鎖。
互斥狀態(tài)：互斥鎖有二種狀態(tài)，分別是處于有信號(hào) （解鎖） 或非有信號(hào) （鎖定） 狀態(tài)。嘗試獲取鎖定互斥鎖的線程將被阻止，直到它可用。
Mutex 的基本操作包括創(chuàng)建、獲取、釋放幾個(gè)基本操作。
在 C# 中，可以使用 System.Threading 命名空間的 Mutex 類創(chuàng)建 Mutex 對(duì)象。
// 創(chuàng)建一個(gè)具默認(rèn)屬性的Mutex 實(shí)例 【未命名且初始所有權(quán)未獲取】Mutex mutex = new Mutex();
// 創(chuàng)建一個(gè)命名為GlobalMutexName，但初始所有權(quán)未獲取的 Mutex實(shí)例Mutex mutex = new Mutex(false, "Global_MutexName");
通過(guò)使用類提供的 WaitOne 方法獲取互斥鎖。
// 獲取 Mutexmutex.WaitOne();try{ // 訪問(wèn)共享資源}finally{ mutex.ReleaseMutex();}
通過(guò)使用類提供的 ReleaseMutex 方法釋放互斥鎖。
// 獲取Mutexmutex.WaitOne();try{ // 訪問(wèn)共享資源}finally{ //釋放 mutex.ReleaseMutex();}
2.4、為互斥鎖命名
在創(chuàng)建 Mutex 時(shí)可以指定互斥鎖名稱，通過(guò)互斥鎖名稱可以在不同的進(jìn)程之間共享同一個(gè) Mutex 實(shí)例。在跨進(jìn)程同步的應(yīng)用場(chǎng)景中互斥鎖名稱非常有用。
bool createdMutex;using (Mutex mutex = new Mutex(false, "Global_MutexName", out createdNew)){ if (!createdMutex) { Console.WriteLine("Mutex 已存在，可能已有另一個(gè)實(shí)例在運(yùn)行。"); } // 請(qǐng)求獲取 Mutex mutex.WaitOne(); try { // 訪問(wèn)共享資源 } finally { // 釋放 Mutex mutex.ReleaseMutex(); }}
參考命名
建議使用 Global_ 前綴表示全局、Local_ 前綴表示當(dāng)前，通過(guò)命名前綴以明確 Mutex 的作用范圍。
2.5、使用具有超時(shí)的互斥鎖（Mutex）
我們可以在嘗試獲取互斥鎖時(shí)指定超時(shí)，以避免無(wú)限期阻塞。if (mutex.WaitOne(TimeSpan.FromSeconds(8))){ try { // 訪問(wèn)共享資源 } finally { mutex.ReleaseMutex(); }}else{ // 處理超時(shí)情況}
3、注意事項(xiàng)
確保 Mutex 對(duì)象釋放：可使用 try...finally 語(yǔ)句塊在訪問(wèn)結(jié)束后確保釋放 Mutex，避免死鎖；
避免長(zhǎng)時(shí)間持有 Mutex：盡量縮短持有 Mutex 的時(shí)間，減少線程等待時(shí)間，提高性能；
做好異常處理：由于在獲取或釋放 Mutex 時(shí)可能會(huì)拋出異常，所以需做好異常處理；
避免互斥鎖名稱重復(fù)：互斥鎖名命名時(shí)，應(yīng)確保其唯一性，避免與其他應(yīng)用程序的 Mutex 沖突；
示例
1、在多線程應(yīng)用程序中寫(xiě)入文件
namespace Fountain.WinConsole.MutexDemo{ internal class Program { private static Mutex fileMutex = new Mutex(); /// <summary> /// 程序入口 /// </summary> /// <param name="args"></param> static void Main(string[] args) { // 啟動(dòng)多個(gè)線程 for (int i = 0; i < 5; i++) {
Thread thread = new Thread(new ParameterizedThreadStart(WriteToFile)); thread.Name = $"線程-{i + 1}"; thread.Start("寫(xiě)入文件的內(nèi)容"); } Console.ReadKey(); } /// <summary> /// 寫(xiě)入文件 /// </summary> /// <param name="writeContent"></param> public static void WriteToFile(object writeContent) { // 獲取互斥鎖時(shí)指定超時(shí) if (fileMutex.WaitOne(TimeSpan.FromSeconds(8))) { try { Console.WriteLine($"{Thread.CurrentThread.Name} 獲得 Mutex。正在訪問(wèn)共享資源..."); Thread.Sleep(400); Console.WriteLine($"{Thread.CurrentThread.Name} 訪問(wèn)完畢。"); } finally { fileMutex.ReleaseMutex(); Console.WriteLine($"{Thread.CurrentThread.Name} 釋放了 Mutex。"); } } else { Console.WriteLine($"{Thread.CurrentThread.Name} 處理超時(shí)情況。"); } } }}
小結(jié)
Mutex 可以有效避免同步線程數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)和資源沖突，提高應(yīng)用程序的穩(wěn)定性和可靠性。通過(guò)了解 Mutex，并通過(guò)正確使用Mutex，才能有效地管理并發(fā)訪問(wèn)，確保程序的正確性和穩(wěn)定性。希望本文能給您帶來(lái)幫助，如有不到之處,請(qǐng)多多包涵。
該文章在 2024/11/4 10:28:01 編輯過(guò)
400 186 1886
