.NET多執行緒操作需要考慮的兩大因素

執行緒管理

　　執行緒管理現在變得越來越容易了。在.NET架構中，你可以從執行緒池中獲取執行緒。執行緒池是一個生成執行緒的工廠，如果它已經生成了一定數量的執行緒且還沒有被破壞的話，對它的呼叫會被阻止。但是，如何確保不會有太多的執行緒在規定時間內執行?畢竟，如果每個執行緒能夠佔用一個CPU核的100%，那麼有超過CPU核數量的執行緒執行，只會導致作業系統啟動執行緒時間分配，這將導致上下文切換和低效率執行。換句話說，同一核上的兩個執行緒不會以兩倍的時長完成，可能需要用兩倍再加10 %左右的時間來完成。與一個執行緒相比較的話，三個執行緒在同一核上想佔用100 %的CPU使用率可能會需要3.25——3.5倍的時長來完成。我的經驗是，每個核都有多個執行緒試圖佔用100 %的CPU，但它們都不能達到目標。

　　所以，要怎樣分配正在執行的執行緒數量呢?

　　有一個辦法是線上程之間建立一個共享的旗語物件。線上程開始執行前，它會嘗試呼叫旗語的WaitOne模式，並在完成後釋放旗語。對CPU的核數量設定旗語限制，(使用EnvironmentProcessorCount功能限定);這將防止您的系統在同一時間執行的執行緒數多於核數量。與此同時，從執行緒池中拉出執行緒將確保您不會在同一時間建立過多執行緒。如果一次建立執行緒過多，即使他們並沒執行，那也是浪費系統資源。因為每個執行緒都要消耗資源。使用旗語的一般模式如下所示：

　　static Semaphore threadBlocker;

　　static void Execute(object state)

　　{ threadBlocker.WaitOne(); //Do work threadBlocker.Release(); }

　　static void RunThreads()

　　{ threadBlocker = new Semaphore(0, Environment.ProcessorCount); for (int x = 0; x <= 2000; x++) {ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback (Execute)); } }
 
　　當然還有其他一些辦法可以解決這一問題。前一段時間我想要保持物件的一份〈T〉清單。每個物件代表每個工人部件的完整狀態。執行和完成時，工人部件都會被填入資料。並且他會設定某個功能以指示任務完成。主執行緒將掃描物件清單，如果執行的執行緒數量足夠少，就開始執行另一個。說實話，雖然這個方法可行，但對於程式碼和除錯來說這絕對是個噩夢，所以我一點也不推薦。

　　資料完整性

　　總體而言，在資料完整性方面，你要擔心的問題是競爭條件和死鎖。多個執行緒試圖在同一時間更新相同的物件就會造成競爭條件，這將招致麻煩。想象一下如果使用下面這段程式碼：

　　int x = 5;
　　x = x + 10;
 
　　現在，如果執行緒A和執行緒B在同一時間執行此程式碼，將會發生什麼情況?它可以執行得很好?還是會出現什麼問題?如果出現問題，又是些怎樣的問題呢?每個執行緒都不會一次執行全部語句。因此，我們可以按照以下順序操作：

　　1. Thread A retrieves the value of x (5).

　　2. Thread B retrieves the value of x (5).

　　3. Thread A assigns x + 10 (15) to x.

　　4. Thread B assigns x + 10 (15) to x.

　　5. x is now equal to 15.

　　或者，相同的程式碼可以按照不同的順序：

　　1. Thread A retrieves the value of x (5).

　　2. Thread A assigned x = 10 (15) to x.

　　3. Thread B retrieves the value of x (15).

　　4. Thread B assigns x + 10 (25) to x.

　　5. x is now equal to 25.

　　在.NET架構中，最簡單也最常見的解決競爭條件的方法是使用“臨界區”。而在VB.NET中，該語句是“加鎖”，並在C#中是“鎖定”，這兩種語句都是把物件作為引數。其他嘗試鎖定相同物件例項使用的臨界區(包括上文所指的)會阻止執行直到鎖定解除，這樣每次就只有一個臨界區執行。我們先前舉例的一段程式碼現在看起來是這樣的：

　　int x = 5;

　　object lockObject = new object();

　　Monitor.Enter(lockObject);

　　x = x + 10;

　　Monitor.Exit(lockObject);
 
　　什麼是監控器可以提供而臨界區做不到的呢?答案是沒有。除非你在解鎖後需要更細粒度的控制權。有些複雜的程式碼可能需要鎖定或長或短的一段時間，這都取決於執行的情況，比方一個變數的值。在這種情況下，選擇監控器要比需選擇臨界區更合適。

　　另一個值得關注的有關資料完整性的問題是死鎖。當多個執行緒鎖定資源導致它們都不能夠繼續執行時，就會出現死鎖。例如：

　　Thread A:

　　Monitor.Enter(object1);

　　Monitor.Enter(object2);

　　//Do work

　　Monitor.Exit(object1);

　　Monitor.Exit(object2);

　　Thread B:

　　Monitor.Enter(object2);

　　Monitor.Enter(object1);

　　//Do work

　　Monitor.Exit(object1);

　　Monitor.Exit(object2);
 
　　如果執行緒A和執行緒B都呼叫它們的第一段語句並且同時完成執行，那它們都無法呼叫它們的第二段語句——這就是一個死鎖。所以編寫程式碼的時候細心，要仔細想清楚怎樣編寫程式碼才更有利。死鎖的發生常見於新手，因為他們過分設定鎖定把它變得太詳細了。如果程式碼被巢狀鎖定通常表明需要對編寫的程式碼加以認真檢查。

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