多線程下C#如何保證線程安全?

多線程編程相對于單線程會出現一個特有的問題，就是線程安全的問題。所謂的線程安全，就是如果你的代碼所在的進程中有多個線程在同時運行，而這些線程可能會同時運行這段代碼。如果每次運行結果和單線程運行的結果是一樣的，而且其他的變量的值也和預期的是一樣的。 線程安全問題都是由全局變量及靜態變量引起的。

為了保證多線程情況下，訪問靜態變量的安全，可以用鎖機制來保證,如下所示：

 1         //需要加鎖的靜態全局變量
 2         private static bool _isOK = false;
 3         //lock只能鎖定一個引用類型變量
 4         private static object _lock = new object();
 5         static void MLock()
 6         {
 7             //多線程
 8             new System.Threading.Thread(Done).Start();
 9             new System.Threading.Thread(Done).Start();
10             Console.ReadLine();
11         }
12 
13         static void Done()
14         {
15             //lock只能鎖定一個引用類型變量
16             lock (_lock)
17             {
18                 if (!_isOK)
19                 {
20                     Console.WriteLine("OK");
21                     _isOK = true;
22                 }
23             }
24         } 

需要注意的是，Lock只能鎖住一個引用類型的對象。另外，除了鎖機制外，高版本的C#中加入了async和await方法來保證線程安全，如下所示：

 1 public static class AsynAndAwait
 2  {
 3         //step 1 
 4         private static int count = 0;
 5         //用async和await保證多線程下靜態變量count安全
 6         public async static void M1()
 7         {
 8             //async and await將多個線程進行串行處理
 9             //等到await之后的語句執行完成后
10             //才執行本線程的其他語句
11             //step 2
12             await Task.Run(new Action(M2));
13             Console.WriteLine("Current Thread ID is {0}", System.Threading.Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
14             //step 6
15             count++;
16             //step 7
17             Console.WriteLine("M1 Step is {0}", count);
18         }
19 
20         public static void M2()
21         {
22             Console.WriteLine("Current Thread ID is {0}", System.Threading.Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
23             //step 3
24             System.Threading.Thread.Sleep(3000);
25             //step 4
26             count++;
27             //step 5
28             Console.WriteLine("M2 Step is {0}", count);
29         }
30 }

在時序圖中我們可以知道，共有兩個線程進行交互，如下圖所示：

用async和await后，上述代碼的執行順序為下圖所示：

若每個線程中對全局變量、靜態變量只有讀操作，而無寫操作，一般來說，這個全局變量是線程安全的；若有多個線程同時對一個變量執行讀寫操作，一般都需要考慮線程同步，否則就可能影響線程安全。