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C#多執行緒讀寫同一檔案處理

在多執行緒訪問讀寫同一個檔案時，經常遇到異常：“檔案正在由另一程序使用，因此該程序無法訪問此檔案”。

多執行緒訪問統一資源的異常，

解決方案1，保證讀寫操作單執行緒執行，可以使用lock

解決方案2，使用System.Threading.ReaderWriterLockSlim ，對讀寫操作鎖定處理

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併發寫入問題，所以ReaderWriterLockSlim 應儘量定義為只讀的靜態物件。

ReaderWriterLockSlim有幾個關鍵的方法，本文僅討論寫入鎖：

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。
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。
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。

一、不是用鎖處理，多執行緒訪問檔案不定時丟擲異常

static void Main(string[] args)
{
    //迭代執行寫入日誌記錄，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 =>
    {
        WriteLog();
    });
    Console.Read();
}
static int LogCount = 100;
static int FailedCount = 0;
static int WriteCount = 0;
static void WriteLog()
{
    try
    {
        WriteCount++;

        LogHelper.LogHelper _log = new LogHelper.LogHelper("g:\\temp2\\one.txt", true);
        DateTime now = DateTime.Now;
        var logContent = string.Format("Tid: {0}{1} {2}=>{3}\r\n", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString().PadRight(4), now.ToLongDateString(), now.ToLongTimeString(), WriteCount);
        _log.WriteLine(logContent);
    }
    catch (Exception ex)
    {
        FailedCount++;
        Console.WriteLine("累計出錯數：" + FailedCount);
        Console.WriteLine(ex.Message);
    }
}

二、使用讀寫鎖 同步寫入檔案處理

//讀寫鎖，當資源處於寫入模式時，其他執行緒寫入需要等待本次寫入結束之後才能繼續寫入
static ReaderWriterLockSlim LogWriteLock = new ReaderWriterLockSlim();
static void WriteLog()
{
    try
    {
        //設定讀寫鎖為寫入模式獨佔資源，其他寫入請求需要等待本次寫入結束之後才能繼續寫入
        //注意：長時間持有讀執行緒鎖或寫執行緒鎖會使其他執行緒發生飢餓 (starve)。 為了得到最好的效能，需要考慮重新構造應用程式以將寫訪問的持續時間減少到最小。
        //從效能方面考慮，請求進入寫入模式應該緊跟檔案操作之前，在此處進入寫入模式僅是為了降低程式碼複雜度
        //因進入與退出寫入模式應在同一個try finally語句塊內，所以在請求進入寫入模式之前不能觸發異常，否則釋放次數大於請求次數將會觸發異常
        LogWriteLock.EnterWriteLock();


        WriteCount++;
        LogHelper.LogHelper _log = new LogHelper.LogHelper("g:\\temp2\\one.txt", true);
        DateTime now = DateTime.Now;
        var logContent = string.Format("Tid: {0}{1} {2}=>{3}\r\n", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString().PadRight(4), now.ToLongDateString(), now.ToLongTimeString(), WriteCount);
        _log.WriteLine(logContent);
    }
    catch (Exception ex)
    {
        FailedCount++;
        Console.WriteLine("累計出錯數：" + FailedCount);
        Console.WriteLine(ex.Message);
    }
    finally
    {
        //退出寫入模式，釋放資源佔用
        //注意：一次請求對應一次釋放
        //若釋放次數大於請求次數將會觸發異常[寫入鎖定未經保持即被釋放]
        //若請求處理完成後未釋放將會觸發異常[此模式不下允許以遞迴方式獲取寫入鎖定]
        LogWriteLock.ExitWriteLock();
    }
}

三、補充：初始化FileStream時使用包含檔案共享屬性(System.IO.FileShare)的建構函式比使用自定義執行緒鎖更為安全和高效

 1     class Program
 2     {
 3         static int LogCount = 100;
 4         static int WritedCount = 0;
 5         static int FailedCount = 0;
 6 
 7         static void Main(string[] args)
 8         {
 9             //迭代執行寫入日誌記錄
10             Parallel.For(0, LogCount, e =>
11             {
12                 WriteLog();
13             });
14 
15             Console.WriteLine(string.Format("\r\nLog Count:{0}.\t\tWrited Count:{1}.\tFailed Count:{2}.", LogCount.ToString(), WritedCount.ToString(), FailedCount.ToString()));
16             Console.Read();
17         }
18 
19         static void WriteLog()
20         {
21             try
22             {
23                 var logFilePath = "log.txt";
24                 var now = DateTime.Now;
25                 var logContent = string.Format("Tid: {0}{1} {2}.{3}\r\n", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString().PadRight(4), now.ToLongDateString(), now.ToLongTimeString(), now.Millisecond.ToString());
26 
27                 var logContentBytes = Encoding.Default.GetBytes(logContent);
28                 //由於設定了檔案共享模式為允許隨後寫入，所以即使多個執行緒同時寫入檔案，也會等待之前的執行緒寫入結束之後再執行，而不會出現錯誤
29                 using (FileStream logFile = new FileStream(logFilePath, FileMode.OpenOrCreate, FileAccess.Write, FileShare.Write))
30                 {
31                     logFile.Seek(0, SeekOrigin.End);
32                     logFile.Write(logContentBytes, 0, logContentBytes.Length);
33                 }
34 
35                 WritedCount++;
36             }
37             catch (Exception ex)
38             {
39                 FailedCount++;
40                 Console.WriteLine(ex.Message);
41             }
42         }
43     }