如何使用多线程、锁、套接字编程

Question

在过去的48小时里，我一直在努力理解Multithreading和Socket Programming。我试图实现套接字编程，并在不使用多线程时取得了成功。我对这两个主题都很陌生，并且对堆栈本身提出了2-3个问题，同样需要帮助。

在谷歌了很多之后，我找到了一个解释Socket Programming和Multithreading的Socket Programming，但是在这篇文章中我仍然有很多疑问，并且在文章中陷入了Figure 5。

private void AcceptConnections()
    {
        while (true)
        {
            // Accept a connection
            Socket socket = _serverSocket.Accept();
            ConnectionInfo connection = new ConnectionInfo();
            connection.Socket = socket;

            // Create the thread for the receives.
            connection.Thread = new Thread(ProcessConnection);
            connection.Thread.IsBackground = true;
            connection.Thread.Start(connection);

            // Store the socket
            lock (_connections) _connections.Add(connection);
        }
    }

在最后一行中，您可以看到一个lock已经被接受，delegate ProcessConnection上面的3-4行被绑定。

在这一点上，我不清楚这个锁是如何工作的。当锁被拿走的时候，幕后发生了什么？作者为什么在这里使用锁？如果没有锁的话会发生什么？线程ProcessConnection是如何工作的？什么事情同时发生？

我被这些问题弄糊涂了

我知道这里有一系列的问题，但如果你能帮助我理解多线程处理的方法，那将是一个很大的帮助。

Answer 1

connection.Thread.Start(connection)通过调用ProcessConnection启动一个新线程，将connection作为state参数传递。当前线程中的执行将立即与下一行一起进行，而ProcessConnection将在新线程中执行。

ProcessConnection从由AcceptConnections传递给它的ConnectionInfo对象中获取Socket对象，并等待从套接字接收数据。当它接收到数据时，它循环遍历ConnectionInfo集合中的所有其他connections对象，并按顺序将这些数据发送给每个对象。

那么，这里同时运行的是什么呢？我们有一个初始线程(称为线程0)，它在一个无穷无尽的循环中执行AcceptConnections。然后，对于我们接受的每个套接字连接，我们有一个执行ProcessConnection的线程。

之所以需要锁，是因为ProcessConnection使用foreach循环已知的连接来发送数据。如果在foreach中枚举集合时，线程0要向集合添加一个新连接，则将在ProcessConnection中抛出一个InvalidOperationException。

在这种情况下，lock确实可以防止并发问题，但它也会导致潜在的性能问题。它不仅阻止AcceptConnections在ProcessConnection枚举集合时修改它。它还防止执行ProcessConnection的任何两个线程同时枚举集合。在这种情况下，一个更好的选择是允许多个线程并发读取集合的ReaderWriterLockSlim。

Answer 2

我假设_connections是一个List<ConnectionInfo>：列表不是线程安全，这个线程将项添加到该列表中。如果另一个线程同时删除一个项，结果将是不可预测的。因此，您必须确保没有其他进程可以使用锁访问它。

connection.Thread.Start(connection);将启动一个新线程，该线程将立即启动，或在不久的某个时候启动。当前线程(您在这里看到的代码)将无法控制它。不过，这个新线程提供了一个ConnectionInfo对象，因此它将知道在哪个套接字上执行任务。当当前线程不断侦听新客户机时，ProcessConnection函数将处理最近接受的客户端。

Answer 3

在C#中，我认为在一般的CLR中，每个对象都可能有一个与它相关联的监控器。在这里，_connections是一个集合，可能与从这个函数启动的线程共享(它们可能在完成时从集合中删除连接)。默认情况下，C#中的集合不是同步的，您必须显式地执行它，因此必须使用lock(_connections)语句来防止集合上的种族。