C#使用讀寫鎖解決多執行緒並行問題

2022-04-18 13:01:15

一、簡介

在開發程式的過程中，難免少不了寫入錯誤紀錄檔這個關鍵功能。實現這個功能，可以選擇使用第三方紀錄檔外掛，也可以選擇使用資料庫，還可以自己寫個簡單的方法把錯誤資訊記錄到紀錄檔檔案。現在我們來講下最後一種方法：

在選擇最後一種方法實現的時候，若對檔案操作與執行緒同步不熟悉，問題就有可能出現了，因為同一個檔案並不允許多個執行緒同時寫入，否則會提示“檔案正在由另一程序使用，因此該程序無法存取此檔案”。這是檔案的並行寫入問題，就需要用到執行緒同步。而微軟也給執行緒同步提供了一些相關的類可以達到這樣的目的，本文使用到的 System.Threading.ReaderWriterLockSlim 便是其中之一。該類用於管理資源存取的鎖定狀態，可實現多執行緒讀取或進行獨佔式寫入存取。利用這個類，我們就可以避免在同一時間段內多執行緒同時寫入一個檔案而導致的並行寫入問題。讀寫鎖是以 ReaderWriterLockSlim 物件作為鎖管理資源的，不同的 ReaderWriterLockSlim 物件中鎖定同一個檔案也會被視為不同的鎖進行管理，這種差異可能會再次導致檔案的並行寫入問題，所以 ReaderWriterLockSlim 應儘量定義為唯讀的靜態物件。
ReaderWriterLockSlim 有幾個關鍵的方法，本文僅討論寫入鎖：

1.呼叫 EnterWriteLock 方法進入寫入狀態，在呼叫執行緒進入鎖定狀態之前一直處於阻塞狀態，因此可能永遠都不返回。
2.呼叫 TryEnterWriteLock 方法進入寫入狀態，可指定阻塞的間隔時間，如果呼叫執行緒在此間隔期間並未進入寫入模式，將返回false。
3.呼叫 ExitWriteLock 方法退出寫入狀態，應使用 finally 塊執行 ExitWriteLock 方法，從而確保呼叫方退出寫入模式。

二、不使用讀寫鎖寫入檔案：

程式碼：

class Program
    {
        static int LogCount = 100;
        static int WritedCount = 0;
        static int FailedCount = 0;
        static void Main(string[] args)
        {
            //迭代執行寫入紀錄檔記錄，由於多個執行緒同時寫入同一個檔案將會導致錯誤
            Parallel.For(0, LogCount, e =>
            {
                WriteLog1();
            });
            Console.WriteLine(string.Format("rnLog Count:{0}.ttWrited Count:{1}.tFailed Count:{2}.", LogCount.ToString(), WritedCount.ToString(), FailedCount.ToString()));
            Console.Read();
        }
        #region 未加入讀寫鎖
        //不使用讀寫鎖寫入檔案
        static void WriteLog1()
        {
            try
            {
                var logFilePath = "log.txt";
                var now = DateTime.Now;
                var logContent = string.Format("Tid: {0}{1} {2}.{3}rn", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString().PadRight(4), now.ToLongDateString(), now.ToLongTimeString(), now.Millisecond.ToString());
                File.AppendAllText(logFilePath, logContent);
                WritedCount++;
            }
            catch (Exception ex)
            {
                FailedCount++;
                Console.WriteLine(ex.Message);
            }
        }
        #endregion
    }

執行結果：

不是所有的log都能寫入到log.txt,因為不適用讀寫錯可能會出現上面提到的：“檔案正在由另一程序使用，因此該程序無法存取此檔案”報錯資訊。

記錄log資訊：

Tid: 9   2021年5月21日 下午 02:18:04.919
Tid: 9   2021年5月21日 下午 02:18:04.944
Tid: 9   2021年5月21日 下午 02:18:05.80
Tid: 11  2021年5月21日 下午 02:18:05.81
Tid: 9   2021年5月21日 下午 02:18:05.82
Tid: 12  2021年5月21日 下午 02:18:05.83
Tid: 11  2021年5月21日 下午 02:18:05.84
Tid: 12  2021年5月21日 下午 02:18:05.84
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.85
Tid: 12  2021年5月21日 下午 02:18:05.111
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.117
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.128
Tid: 11  2021年5月21日 下午 02:18:05.128
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.133
Tid: 12  2021年5月21日 下午 02:18:05.138
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.140
Tid: 12  2021年5月21日 下午 02:18:05.140
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.142
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.144
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.151
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.158
Tid: 9   2021年5月21日 下午 02:18:05.159
Tid: 10  2021年5月21日 下午 02:18:05.159
Tid: 9   2021年5月21日 下午 02:18:05.164
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.164
Tid: 9   2021年5月21日 下午 02:18:05.172
Tid: 15  2021年5月21日 下午 02:18:05.172
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.181
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.187
Tid: 15  2021年5月21日 下午 02:18:05.188
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.195
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.196
Tid: 15  2021年5月21日 下午 02:18:05.195
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.202
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.203
Tid: 15  2021年5月21日 下午 02:18:05.202
Tid: 15  2021年5月21日 下午 02:18:05.207
Tid: 15  2021年5月21日 下午 02:18:05.209
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.207
Tid: 15  2021年5月21日 下午 02:18:05.210
Tid: 15  2021年5月21日 下午 02:18:05.222
Tid: 15  2021年5月21日 下午 02:18:05.231
Tid: 18  2021年5月21日 下午 02:18:05.238
Tid: 15  2021年5月21日 下午 02:18:05.238
Tid: 18  2021年5月21日 下午 02:18:05.244
Tid: 15  2021年5月21日 下午 02:18:05.251
Tid: 15  2021年5月21日 下午 02:18:05.256
Tid: 15  2021年5月21日 下午 02:18:05.262
Tid: 15  2021年5月21日 下午 02:18:05.304
Tid: 15  2021年5月21日 下午 02:18:05.312
Tid: 13  2021年5月21日 下午 02:18:05.312
Tid: 9   2021年5月21日 下午 02:18:05.313
Tid: 13  2021年5月21日 下午 02:18:05.320
Tid: 19  2021年5月21日 下午 02:18:05.320
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.325
Tid: 19  2021年5月21日 下午 02:18:05.333
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.342
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.349
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.361
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.366
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.367
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.368
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.376
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.386
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.392
Tid: 16  2021年5月21日 下午 02:18:05.401
Tid: 9   2021年5月21日 下午 02:18:05.463
Tid: 13  2021年5月21日 下午 02:18:05.464
Tid: 15  2021年5月21日 下午 02:18:05.464
Tid: 13  2021年5月21日 下午 02:18:05.465
Tid: 13  2021年5月21日 下午 02:18:05.470
Tid: 11  2021年5月21日 下午 02:18:05.479

三、使用讀寫鎖寫入檔案：