.NET 线程 - 同步对象

Question

我有一个多线程应用程序。

一个线程插入队列，许多线程从该队列读取。为了正确读取，读取器线程会像下面的代码一样锁定队列。

我的问题是：当读取器线程调用以下代码时，插入器线程是否会被阻塞，因为它使用相同的队列？还是继续插入而不中断？

lock ( MsgQueue ) {
    if ( MsgQueue.Count == 0 ) {
         Monitor.Wait( MsgQueue );
         continue;
    }
    msg = MsgQueue.Dequeue( );
}

Answer 1

另一个线程将被锁 (MsgQueue) 阻塞，而该线程位于 锁 中，但在 Monitor 中时则不然。等待（释放锁，以便其他线程可以Pulse）。

这是条件变量模式：在处理共享状态（队列实例）时保持锁定，但在等待条件更改时释放锁定（Monitor.Wait）。

更新：基于评论：

不，它只是简单地插入。插入器没有锁

那么队列对象很可能被破坏。除非您使用的队列类型本质上是线程安全的，否则您必须对所有操作使用相同锁。

更新 #2：如果此队列主要用于将对象从一组（源）线程传输到另一组（工作）线程（其中每组可能只有一个），那么您应该考虑a ConcurrentQueue 是线程安全的（尽管你将需要类似的东西事件，表示队列中有需要避免的内容工人投票）。

Answer 2

是的，当消费者持有锁时，生产者（或插入者）将被阻塞。请注意，锁是通过调用 Monitor.Wait 释放的，然后在控制流返回到调用者时重新获取。所有这些都假设您的生产者尝试获取相同的锁。

附带说明一下，消费者编码的方式效率稍低。因为您有一个 continue 语句，所以我必须假设 while 循环包装了 lock，这可能使您的代码看起来更像以下内容。

object msg = null;
while (msg == null)
{
  lock (MsgQueue) 
  {
    if (MsgQueue.Count == 0) 
    {
      Monitor.Wait(MsgQueue);
      continue;
    }
    msg = MsgQueue.Dequeue();
  }
}

可以对此进行重构，以便在 lock 块内重新检查等待条件。这样您就不必释放并重新获取锁来执行检查。

object msg = null;
lock (MsgQueue) 
{
  while (MsgQueue.Count == 0) 
  {
    Monitor.Wait(MsgQueue);
  }
  msg = MsgQueue.Dequeue();
}

同样，因为我看到 continue 语句，所以我假设您知道在 Wait 之后必须始终重新检查等待条件。但是，以防万一您不知道此要求，我将在此说明，因为它很重要。

如果没有重新检查等待条件并且有 2 个或更多消费者，那么其中一个消费者可能会进入锁并使最后一项出列。即使另一个消费者通过调用Pulse或PulseAll从等待队列移动到就绪队列，这种情况仍然可能发生，但它没有机会重新获取第一个消费者之前的锁。显然，如果没有重新检查，消费者可能会尝试对空队列进行操作。生产端使用 Pulse 还是 PulseAll 并不重要。仍然存在一个问题，因为 Monitor 并未优先考虑 Wait 优先于 Enter。

更新：

我忘了指出，如果您使用的是.NET 4.0，那么您可以利用BlockingCollection 这是阻塞队列的实现。它对于多个生产者和消费者来说是安全的，并且如果队列为空，它会为您完成所有阻塞。

Answer 3

插入器线程在某些地方被阻塞，是的。

    lock ( MsgQueue ) {
        if ( MsgQueue.Count == 0 ) {  // LINE 1
            Monitor.Wait( MsgQueue ); // LINE 2
            continue;
        }
        msg = MsgQueue.Dequeue( ); // LINE 3
    }

在第 1 行，锁由读取器持有，因此插入器被阻止。

在第 2 行，锁被释放，并且不会重新获取，直到插入器可能在 MsgQueue 上调用 Monintor.Pulse。

在第 3 行，锁仍然被持有（从第 1 行开始），之后由于退出 lock 范围而再次释放。

Answer 4

如果插入器线程调用lock（MsgQueue），那么显然只要其中一个读者锁定了队列，它就会阻塞

Answer 5

不，我认为您的问题是关于锁（MsgQueue）的含义，并且这个比喻可能有点误导。锁定对象不会以任何方式更改该对象的状态，也不会阻止其他线程，除非这些线程也在同一对象上使用lock。

这就是为什么您经常看到这种（更好的）模式：

private Queue<MyClass> _queue = ...;
private object _queueLock = new object();
...
lock(_queueLock )
{
    _queue.Enqueue(item);
}

锁中使用的引用仅充当“门票”。