一、前言
線程同步其實很簡單，但是往往被老師教的很複雜。這是之前上課受的傷。腦袋瓜當人人家的跑馬場，被蹂躏一番，最後老師留下的是先入為主的錯誤，以至于後面不停的幹擾我的了解，糾起錯來，真是不知道浪費了多少精力。
二、什麼是線程同步
一直想要找一個良好的方式來表達什麼是線程同步。
先看一個模拟線程同步的圖：
假如這個盒子一次隻能放一個東西，并且接力賽又要保持順暢，該是怎樣的情景？
首先對于Reader來說，取貨的時候，箱子必須有貨，如果沒有貨，要在旁邊等候；
其次對于Writer來說，存貨的時候，箱子必須為空，如果不為空，也要在旁邊等候；
兩個人要步調一緻，并且配合默契，才能順利的搬運東西。反過來，如果Reader執行了好幾次，Writer才執行一次，或者Write執行了好幾次，Reader才執行一次，最後都不能很好的保持步調的一緻。
把兩個人看成是兩個線程，這時候線程要同步，也必須要滿足上面的要求。兩個線程要協同一緻的工作，才能完成一項任務。
三、代碼示範：
public class ThreadSyn
{
//緩存區，假設一次隻能緩存一個字元
private static char buffer;
//線程1:寫操作
public Thread thread1 = new Thread(()=>
{
string str = "橫看成嶺側成峰，遠近高低各不同。不識廬山真面目,隻緣身在此山中。";
for (int i = 0; i < 32; i++)
{
buffer = str[i];
Thread.Sleep(26);
}
});
//線程2:讀操作
public Thread thread2 = new Thread(() =>
{
for (int i = 0; i < 32; i++)
{
char ch = buffer;
Console.WriteLine(ch);
Thread.Sleep(36);
}
});
}
public class Program
{
static void Main(string[] args)
{
ThreadSyn threadSyn=new ThreadSyn();
threadSyn.thread1.Start();
threadSyn.thread2.Start();
Console.Read();
}
} 運作效果圖：
四、原因和方案：
此時線程還是沒有協同工作。因為如果寫一個，讀一個，再寫一個，再讀一個，那麼這首詩應該是一首完整的顯示。但是效果圖的詩句卻是紊亂的。
如何才能解決真正的同步，.net為我們提供了一系列的同步類。包括：互鎖(Interlocked),管程(Monitor)和互斥體(Mutex).
4.1下面用互鎖來解決上面的問題。
public class ThreadSyn
{
//緩存區
private static char _buffer;
//标示盒子，即緩沖區使用的空間，盒子初始化為0
private static long _box = 0;
//線程1:寫操作
public Thread thread1 = new Thread(()=>
{
string str = "橫看成嶺側成峰，遠近高低各不同。不識廬山真面目,隻緣身在此山中。";
for (int i = 0; i < 32; i++)
{
//寫入之前檢查緩沖區
//如果緩沖區已滿,就進行等待，直到緩沖區的資料被程序讀取為止
while(Interlocked.Read(ref _box) == 1)
{
Thread.Sleep(10);
}
//向緩沖區寫資料
_buffer = str[i];
//寫完資料，标記緩沖區已滿
Interlocked.Increment(ref _box);
}
});
//線程2:讀操作
public Thread thread2 = new Thread(() =>
{
for (int j = 0; j < 32; j++)
{
//寫入之前檢查緩沖區
//如果緩沖區為空,就進行等待，直到緩沖區的資料被程序填充為止
while(Interlocked.Read(ref _box) == 0)
{
Thread.Sleep(10);
}
//向緩沖區讀資料
char ch = _buffer;
Console.Write(ch);
//讀完資料，标記緩沖區已空
Interlocked.Decrement(ref _box);
}
});
} 運作效果圖：
InterLocked提供了單個指令的操作，是以他提供了性能非常高的同步。
4.2用Monitor來解決問題
Monitor的原理是這樣的：先執行的線程，獨占鎖，進入臨界區，執行臨界區資源代碼。其他線程，隻能在集中在臨界資源上等待被叫喚。當獨占鎖推出資源區，也可以繼續讓自己等待，等待下一次被叫喚。
//緩存區
private static char _buffer;
//用于同步的對象
private static object _objForLock = new object();
//線程1:寫操作
public Thread thread1 = new Thread(() =>
{
string str = "橫看成嶺側成峰，遠近高低各不同。不識廬山真面目,隻緣身在此山中。";
for (int i = 0; i < 32; i++)
{
try
{
//進入臨界區，擷取獨占鎖
Monitor.Enter(_objForLock);
//向緩沖區寫資料
_buffer = str[i];
//寫完後，喚醒在臨界資源上睡眠的線程
Monitor.Pulse(_objForLock);
//讓目前線程睡眠在臨界資源上
Monitor.Wait(_objForLock);
//整個流程有點像輪班吃飯，
//第一個人先去吃飯，第二個在值班等待，第一個吃完了，喚醒第二個吃飯，自己則在等待下一次吃飯。
}
catch (ThreadInterruptedException ex)
{
Console.WriteLine("線程被中斷……");
}
finally
{
//退出臨界區
Monitor.Exit(_objForLock);
}
}
});
//線程2:讀操作
public Thread thread2 = new Thread(() =>
{
for (int j = 0; j < 32; j++)
{
try
{
//進入臨界區，擷取獨占鎖
Monitor.Enter(_objForLock);
//向緩沖區讀資料
char ch = _buffer;
Console.Write(ch);
//寫完後，喚醒在臨界資源上睡眠的線程
Monitor.Pulse(_objForLock);
//讓目前線程睡眠在臨界資源上
Monitor.Wait(_objForLock);
}
catch (ThreadInterruptedException ex)
{
Console.WriteLine("線程被中斷……");
}
finally
{
//退出臨界區
Monitor.Exit(_objForLock);
}
}
}); 不同的是Monitor隻能鎖定引用類型的對象，值類型會被裝箱，等于生成另外一個對象，不能達到同步。為了保證推出臨界區資源得到釋放，使用了finally。為了友善使用，C#專門使用了lock語句。
是以我們可以完全更簡潔的重寫上面的try{}finally{}中的關鍵代碼，如下所示：
lock (_objForLock)
{
//進入臨界區，擷取獨占鎖
Monitor.Enter(_objForLock);
//向緩沖區寫資料
_buffer = str[i];
//寫完後，喚醒在臨界資源上睡眠的線程
Monitor.Pulse(_objForLock);
//讓目前線程睡眠在臨界資源上
Monitor.Wait(_objForLock);
} 獨占鎖注意：
因為獨占鎖，其他線程就不能再通路，隻有Lock結束後，其他線程才可以通路，這保證了通路的正确性。但是，如果有多個線程對同一個資源進行寫操作，在獨占鎖解開前，其他線程隻能被臨時暫停，這使得程式的效率大打折扣。是以應該慎用鎖，隻有必要時才使用。