Герберт Шилдт - C# 4.0 - полное руководство

Метод Тоск()является точной копией метода Tick(), за исключением того, что он выводит на экран слово "так". Таким образом, при входе в метод Тоск()на экран выводится слово "так", вызывается метод Pulse(), а затем выполнение метода Тоск()приостанавливается. Методы Tick()и Тоск()можно рассматривать как поочередно сменяющие друг друга, т.е. они взаимно синхронизированы.

Когда часы остановлены, метод Pulse()вызывается для того, чтобы обеспечить успешный вызов метода Wait(). Напомним, что метод Wait()вызывается в обоих методах, Tick()и Тоск(), после вывода соответствующего слова на экран. Но дело в том, что когда часы остановлены, один из этих методов все еще находится в состоянии ожидания. Поэтому завершающий вызов метода Pulse()требуется, чтобы выполнить ожидающий метод до конца. В качестве эксперимента попробуйте удалить этот вызов метода Pulse()и понаблюдайте за тем, что при этом произойдет. Вы сразу же обнаружите, что программа "зависает", и для выхода из нее придется нажать комбинацию клавиш . Дело в том, что когда метод Wait()вызывается в последнем вызове метода Тоск(), соответствующий ему метод Pulse()не вызывается, а значит, выполнение метода Тоск()оказывается незавершенным, и он ожидает своей очереди до бесконечности.

Прежде чем переходить к чтению следующего раздела, убедитесь сами, если, конечно, сомневаетесь, в том, что следует обязательно вызывать методы Wait()и Pulse(), чтобы имитируемые часы шли правильно. Для этого подставьте приведенный ниже вариант класса TickTockв рассматриваемую здесь программу. В этом варианте все вызовы методов Wait()и Pulse()исключены.

// Нерабочий вариант класса TickTock.

class TickTock {

object lockOn = new object();

public void Tick(bool running) {

lock(lockOn) {

if (!running) { // остановить часы

return;

}

Console.Write("тик ") ;

}

}

public void Tock (bool running) {

lock(lockOn) {

if(!running) { // остановить часы

return;

}

Console.Write("так ") ;

}

}

}

После этой подстановки результат выполнения данной программы будет выглядеть следующим образом.

тик так так так так так тик тик тик тик Часы остановлены

Очевидно, что методы Tick()и Tock()больше не синхронизированы!

При разработке многопоточных программ следует быть особенно внимательным, чтобы избежать взаимоблокировки и состояний гонок. Взаимоблокировка, как подразумевает само название, — это ситуация, в которой один поток ожидает определенных действий от другого потока, а другой поток, в свою очередь, ожидает чего-то от первого потока. В итоге оба потока приостанавливаются, ожидая друг друга, и ни один из них не выполняется. Эта ситуация напоминает двух слишком вежливых людей, каждый из которых настаивает на том, чтобы другой прошел в дверь первым!

На первый взгляд избежать взаимоблокировки нетрудно, но на самом деле не все так просто, ведь взаимоблокировка может возникать окольными путями. В качестве примера рассмотрим класс TickTockиз предыдущей программы. Как пояснялось выше, в отсутствие завершающего вызова метода Pulse()из метода Tick()или Tock()тот или другой будет ожидать до бесконечности, что приведет к "зависанию" программы вследствие взаимоблокировки. Зачастую причину взаимоблокировки не так-то просто выяснить, анализируя исходный код программы, поскольку параллельно действующие процессы могут взаимодействовать довольно сложным образом во время выполнения. Для исключения взаимоблокировки требуется внимательное программирование и тщательное тестирование. В целом, если многопоточная программа периодически "зависает", то наиболее вероятной причиной этого является взаимоблокировка.

Состояние гонки возникает в том случае, когда два потока или больше пытаются одновременно получить доступ к общему ресурсу без должной синхронизации. Так, в одном потоке может сохраняться значение в переменной, а в другом — инкрементироваться текущее значение этой же переменной. В отсутствие синхронизации конечный результат будет зависеть от того, в каком именно порядке выполняются потоки: инкрементируется ли значение переменной во втором потоке или же оно сохраняется в первом. О подобной ситуации говорят, что потоки "гоняются друг за другом", причем конечный результат зависит от того, какой из потоков завершится первым. Возникающее состояние гонок, как и взаимоблокировку, непросто обнаружить. Поэтому его лучше предотвратить, синхронизируя должным образом доступ к общим ресурсам при программировании.