如何在.NET中编写安全/正确的multithreading代码？
今天我不得不修复一些使用线程的旧VB.NET 1.0代码。 问题是从工作线程而不是UI线程更新UI元素。 我花了一些时间才发现我可以使用InvokeRequired断言来查找问题。
除了上面提到的并发修改问题，还有可能遇到的死锁，竞争条件等。 由于调试/修复线程问题很麻烦，我想知道如何减少这个领域的编码错误/错误以及如何更容易地找到它们。 所以，我要求的是：
- 编写multithreading代码时是否有任何好的模式？ 什么是Dos和Don’ts？
- 您使用什么技术来调试线程问题？
如果适用且可能，请提供一些示例代码。 答案应该与.NET框架（任何版本）相关。
这可能是一个庞大的列表 – 阅读Joe Duffy的优秀“ Windows上的并发编程 ”以获取更多细节。 这几乎是一个大脑转储……
- 在拥有锁时，尽量避免调用大量代码
- 避免锁定类外部代码也可能锁定的引用
- 如果您需要一次购买多个锁，请始终以相同的顺序获取这些锁
- 在合理的情况下，使用不可变类型 – 它们可以在线程之间自由共享
- 除了不可变类型之外，尽量避免在线程之间共享数据
- 避免尝试使你的类型线程安全; 大多数类型不需要，通常需要共享数据的代码需要控制锁定本身
- 在WinForms应用程序中：
- 不要在UI线程上执行任何长时间运行或阻塞操作
- 不要从UI线程以外的任何线程触摸UI。 （使用BackgroundWorker，Control.Invoke / BeginInvoke）
- 尽可能避免线程局部变量（也就是线程静态） – 它们可能导致意外行为，尤其是在ASP.NET上，其中请求可能由不同的线程提供服务（搜索“线程敏捷性”和ASP.NET）
- 不要试图聪明。 无锁定并发代码很难做到正确。
- 记录类型的线程模型（和线程安全性）
- Monitor.Wait应该几乎总是与某种检查一起使用，在while循环中（即while（我无法继续）Monitor.Wait（monitor））
- 每次使用其中一个时，请仔细考虑Monitor.Pulse和Monitor.PulseAll之间的区别。
- 插入Thread.Sleep以使问题消失绝不是真正的解决方法。
- 看看“并行扩展”和“协调和并发运行时”作为使并发更简单的方法。 Parallel Extensions将成为.NET 4.0的一部分。
在调试方面，我没有太多建议。 使用Thread.Sleep来提高看到竞争条件和死锁的可能性是可行的，但是在你知道把它放到哪里之前你必须对错误有一个合理的理解。 记录非常方便，但不要忘记代码进入某种量子状态 – 通过记录来观察它几乎必然会改变它的行为！
我不确定这对你正在使用的特定应用程序有多大帮助，但是这里有两种从编写multithreading代码的函数式编程中借用的方法：
不可变的物体
如果需要在线程之间共享状态，则状态应该是不可变的。 如果一个线程需要对对象进行更改，它会使用更改创建对象的全新版本，而不是改变对象的状态。
不可变性本身并不限制您可以编写的代码类型，也不是低效的。 有许多不可变堆栈的实现，构成映射和集合基础的各种不可变树，以及其他类型的不可变数据结构，并且许多（如果不是全部）不可变数据结构与它们的可变对应物一样有效。
由于对象是不可变的，因此一个线程不可能在您的鼻子下改变共享状态。 这意味着您不需要获取锁来编写multithreading代码。 这种方法消除了与死锁，活锁和竞争条件相关的一整类错误。
Erlang风格的消息传递
您不需要学习该语言，但请查看Erlang以了解它如何实现并发。 Erlang应用程序可以无限扩展，因为每个进程都与其他进程完全分离（注意：这些不完全是进程，但也不完全是线程）。
进程启动并简单地旋转循环等待消息：消息以元组的forms接收，然后进程可以模式匹配以查看消息是否有意义。 进程可以发送其他消息，但它们对收到消息的人无动于衷。
这种风格的优点是消除锁定，当一个进程失败时它不会导致整个应用程序崩溃。 以下是Erlang风格并发的一个很好的总结： http ： //www.defmacro.org/ramblings/concurrency.html
使用FIFO。 其中很多。 这是硬件程序员的古老秘密，它不止一次地保存了我的培根。
这些是编写质量（更易于阅读和理解）multithreading代码的步骤：
- 查看Jeffrey Richter的Power Threading Library
- 观看video – 惊讶
- 花些时间深入了解实际情况，请阅读“ 此处发现的同时事件”文章。
- 开始编写健壮，安全的multithreading应用程序！
- 意识到它仍然不是那么简单，犯了一些错误并从中学习……重复……重复……重复:-)
似乎没有人回答如何调试multithreading程序的问题。 这是一个真正的挑战，因为如果存在错误，则需要实时调查，这对于Visual Studio等大多数工具来说几乎是不可能的。 唯一可行的解决方案是编写跟踪，尽管跟踪本身应该：
- 不添加任何延迟
- 不使用任何锁定
- multithreading安全
- 跟踪正确顺序发生的事情。
这听起来像是一项不可能完成的任务，但通过将跟踪写入内存可以轻松实现。 在C＃中，它看起来像这样：
public const int MaxMessages = 0x100; string[] messages = new string[MaxMessages]; int messagesIndex = -1; public void Trace(string message) { int thisIndex = Interlocked.Increment(ref messagesIndex); messages[thisIndex] = message; } Trace（）方法是multithreading安全的，非阻塞的，可以从任何线程调用。 在我的电脑上，执行大约需要2微秒，这应该足够快。
在您认为可能出错的地方添加Trace（）指令，让程序运行，等到错误发生，停止跟踪然后调查跟踪是否有任何错误。
这种方法的更详细的描述，它还收集线程和时间信息，循环缓冲区并输出跟踪，你可以找到：CodeProject：实时调试multithreading代码1