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C#读写锁与并发控制

news 来源：原创 2024/9/20 4:39:36

前言

我们在使用一些资源的时候，有些资源可能是临界资源，就是同一时刻只能允许一个进程进行访问，比如打印机，或者文件的一些写入操作，我们知道，当我们有多个进程同时往同一个文件写入内容的时候，肯定出实现如下的一个错误。

The process cannot access the file ‘D:\MyProject\TestProject\并发测试\bin\Debug\net8.0\test.txt’ because it is being used by another process.

所以写入文件的那一段代码就是属于临界资源，但是在我们的程序中，现在都推荐使用异步操作，那我们在使用Task等异步方法的时候，有些程序段可能会在其他的线程进行处理，所以有些时候就不可避免的产生并发的问题，对于文件写入的操作，系统会直接报错，对于数据库写入或者更新的操作，可能就会产生死锁问题。当然解决这些问题并没有一个统一的解决方式，可以加锁，使用队列，数据库用主从复制，读写分离等方法来优化，那么本文主要来实验一下C#中读写锁的控制，了解一些原理，可能对我们解决问题有所帮助。

需求

现在我们有一个文本文件，可能会进行多线程的读和写操作，如何不报错，实现多线程的并发控制问题。

实战

这里还是新建一个控制台项目，然后新建一个名为test.txt的文本文件，设置属性复制到输出目录为始终复制。
接着新建四个方法，两个写操作，两个读操作。代码如下。

public static void WriteTxt1()
{File.WriteAllText("test.txt", "hello 111");
}
public static void WriteTxt2()
{File.WriteAllText("test.txt", "hello 222");
}
public static void ReadTxt1()
{var fileInfo = File.ReadAllText("test.txt");Console.WriteLine($"ReadTxt1读取内容：{fileInfo}");
}
public static void ReadTxt1()
{var fileInfo = File.ReadAllText("test.txt");Console.WriteLine($"ReadTxt2读取内容：{fileInfo}");
}

这里没什么好说的，就是非常简单的读取和写入文件的操作。然后在Main方法里添加如下代码。

static void Main(string[] args)
{Parallel.Invoke(WriteTxt1, WriteTxt2);Console.WriteLine("****数据查询完成****");Console.ReadKey();
}

这里使用Parallel来实现多线程的并发操作。就这样运行的话，不出意外会提示开头的错误，不允许多个进程同时写入文件。
所以我们新增一个变量。

private static ReaderWriterLockSlim lockSlim = new ReaderWriterLockSlim();

然后写入操作修改如下。

 public static void WriteTxt1(){lockSlim.EnterWriteLock();try{File.WriteAllText("test.txt", "hello 111");}finally{lockSlim.ExitWriteLock();}}public static void WriteTxt2(){lockSlim.EnterWriteLock();try{File.WriteAllText("test.txt", "hello 222");}finally{lockSlim.ExitWriteLock();}}

主要是增加了写锁和释放写锁。
读取操作就可以新增和释放读锁。代码如下。

 public static void ReadTxt1(){lockSlim.EnterReadLock();try{var fileInfo = File.ReadAllText("test.txt");Console.WriteLine($"ReadTxt1读取内容：{fileInfo}");}finally{lockSlim.ExitReadLock();}}public static void ReadTxt2(){lockSlim.EnterReadLock();try{var fileInfo = File.ReadAllText("test.txt");Console.WriteLine($"ReadTxt2读取内容：{fileInfo}");}finally{lockSlim.ExitReadLock();}}

总结

调试的时候可以使用Thread.Sleep(3000);来辅助调试，通过调试发现，如果在两个写入方法里都添加写锁，那么只会有一个线程可以继续往下执行，另一个线程的写操作，则一直停留在添加写锁的地方，当该资源区没有写锁的时候（其他写锁已释放），那么才可以添加新的写锁。这样就保证了临界资源的线性使用。

通过调试还可以发现以下规则。