[转]C#中Timer使用及解决重入问题

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本文转自：http://www.cnblogs.com/hdkn235/archive/2014/12/27/4187925.html

★前言

打开久违的Live Writer，又已经好久没写博客了，真的太懒了。废话不多说了，直接进入这次博客的主题--Timer。为什么要写这个呢，因为前几天应朋友之邀，想做个“黑客”小工具，功能挺简单就是自动获取剪贴板的内容然后发送邮件，就需要用到Timer来循环获取剪贴板的内容，但是由于到了发送邮件这个功能，使用C#的SmtpClient始终发送不了邮件，以前写过类似发邮件的功能，当时可以用网易的，现在也不能用了，不知道咋回事，只好作罢。在使用Timer中遇到了之前没有想过的问题--重入。

★介绍

首先简单介绍一下timer，这里所说的timer是指的System.Timers.timer，顾名思义，就是可以在指定的间隔是引发事件。官方介绍在这里，摘抄如下：
Timer 组件是基于服务器的计时器，它使您能够指定在应用程序中引发 Elapsed 事件的周期性间隔。然后可通过处理这个事件来提供常规处理。 例如，假设您有一台关键性服务器，必须每周 7 天、每天 24 小时都保持运行。 可以创建一个使用 Timer 的服务，以定期检查服务器并确保系统开启并在运行。 如果系统不响应，则该服务可以尝试重新启动服务器或通知管理员。
    基于服务器的 Timer 是为在多线程环境中用于辅助线程而设计的。 服务器计时器可以在线程间移动来处理引发的 Elapsed 事件，这样就可以比 Windows 计时器更精确地按时引发事件。
如果想了解跟其他的timer有啥区别，可以看这里，里面有详细的介绍，不再多说了（其实我也不知道还有这么多）。那使用这个计时器有啥好处呢？主要因为它是通过.NET Thread Pool实现的、轻量、计时精确、对应用程序及消息没有特别的要求。

★使用

下面就简单介绍一下，这个Timer是怎么使用的，其实很简单，我就采用微软提供的示例来进行测试，直接上代码了：

   //Timer不要声明成局部变量，否则会被GC回收
    private static System.Timers.Timer aTimer;

    public static void Main()
    {
        //实例化Timer类，设置间隔时间为10000毫秒； 
        aTimer = new System.Timers.Timer(10000);

        //注册计时器的事件
        aTimer.Elapsed += new ElapsedEventHandler(OnTimedEvent);

        //设置时间间隔为2秒（2000毫秒），覆盖构造函数设置的间隔
        aTimer.Interval = 2000;

        //设置是执行一次（false）还是一直执行(true)，默认为true
        aTimer.AutoReset = true;

        //开始计时
        aTimer.Enabled = true;

        Console.WriteLine("按任意键退出程序。");
        Console.ReadLine();
    }

    //指定Timer触发的事件
    private static void OnTimedEvent(object source, ElapsedEventArgs e)
    {
        Console.WriteLine("触发的事件发生在： {0}", e.SignalTime);
    }

运行的结果如下，计时蛮准确的：

/*
按任意键退出程序。
触发的事件发生在： 2014/12/26 星期五 23:08:51
触发的事件发生在： 2014/12/26 星期五 23:08:53
触发的事件发生在： 2014/12/26 星期五 23:08:55
触发的事件发生在： 2014/12/26 星期五 23:08:57
触发的事件发生在： 2014/12/26 星期五 23:08:59
*/

★重入问题重现及分析

什么叫重入呢？这是一个有关多线程编程的概念：程序中，多个线程同时运行时，就可能发生同一个方法被多个进程同时调用的情况。当这个方法中存在一些非线程安全的代码时，方法重入会导致数据不一致的情况。Timer方法重入是指使用多线程计时器，一个Timer处理还没有完成，到了时间，另一Timer还会继续进入该方法进行处理。下面演示一下重入问题的产生（可能重现的不是很好，不过也能简单一下说明问题了）：
    //用来造成线程同步问题的静态成员
    private static int outPut = 1;
    //次数，timer没调一次方法自增1
    private static int num = 0;

    private static System.Timers.Timer timer = new System.Timers.Timer();

    public static void Main()
    {
        timer.Interval = 1000;
        timer.Elapsed += TimersTimerHandler;
        timer.Start();

        Console.WriteLine("按任意键退出程序。");
        Console.ReadLine();
    }

    /// <summary>
    /// System.Timers.Timer的回调方法
    /// </summary>
    /// <param name="sender"></param>
    /// <param name="args"></param>
    private static void TimersTimerHandler(object sender, EventArgs args)
    {
        int t = ++num;
        Console.WriteLine(string.Format("线程{0}输出：{1}，       输出时间：{2}", t, outPut.ToString(),DateTime.Now));
        System.Threading.Thread.Sleep(2000);
        outPut++;
        Console.WriteLine(string.Format("线程{0}自增1后输出：{1}，输出时间：{2}", t, outPut.ToString(),DateTime.Now));
    }
下面显示一下输出结果：

     是不是感觉上面输出结果很奇怪，首先是线程1输出为1，没有问题，然后隔了2秒后线程1自增1后输出为2，这就有问题了，中间为什么还出现了线程2的输出？更奇怪的是线程2刚开始输出为1，自增1后尽然变成了3！其实这就是重入所导致的问题。别急，咱们分析一下就知道其中的缘由了。

      首先timer启动计时后，开启一个线程1执行方法，当线程1第一次输出之后，这时线程1休眠了2秒，此时timer并没有闲着，因为设置的计时间隔为1秒，当在线程1休眠了1秒后，timer又开启了线程2执行方法，线程2才不管线程1是执行中还是休眠状态，所以此时线程2的输出也为1，因为线程1还在休眠状态，并没有自增。然后又隔了1秒，这时发生同时发生两个事件，线程1过了休眠状态自增输出为2，timer同时又开启一个线程3，线程3输出的为线程1自增后的值2，又过了1秒，线程2过了休眠状态，之前的输出已经是2，所以自增后输出为3，又过了1秒……我都快晕了，大概就是这意思吧，我想表达的就是：一个Timer开启的线程处理还没有完成，到了时间，另一Timer还会继续进入该方法进行处理。

     那怎么解决这个问题呢？解决方案有三种，下面一一道来，适应不同的场景，不过还是推荐最后一种，比较安全。

★重入问题解决方案

1、使用lock(Object)的方法来防止重入，表示一个Timer处理正在执行，下一个Timer发生的时候发现上一个没有执行完就等待执行，适用重入很少出现的场景（具体也没研究过，可能比较占内存吧）。

代码跟上面差不多，在触发的方法中加入lock，这样当线程2进入触发的方法中，发现已经被锁，会等待锁中的代码处理完在执行，代码如下：
     private static object locko = new object();  
     /// <summary>
     /// System.Timers.Timer的回调方法
     /// </summary>
    /// <param name="sender"></param>
    /// <param name="args"></param>
    private static void TimersTimerHandler(object sender, EventArgs args)
    {
        int t = ++num; 
        lock (locko)
        {
            Console.WriteLine(string.Format("线程{0}输出：{1}，       输出时间：{2}", t, outPut.ToString(), DateTime.Now));
            System.Threading.Thread.Sleep(2000);
            outPut++;
            Console.WriteLine(string.Format("线程{0}自增1后输出：{1}，输出时间：{2}", t, outPut.ToString(), DateTime.Now));
        }
    }
执行结果：

2、设置一个标志，表示一个Timer处理正在执行，下一个Timer发生的时候发现上一个没有执行完就放弃（注意这里是放弃，而不是等待哦，看看执行结果就明白啥意思了）执行，适用重入经常出现的场景。代码如下：
    private static int inTimer = 0; 
    /// <summary>
    /// System.Timers.Timer的回调方法
    /// </summary>
    /// <param name="sender"></param>
    /// <param name="args"></param>
    private static void TimersTimerHandler(object sender, EventArgs args)
    {
        int t = ++num;
        if (inTimer == 0)
        {
            inTimer = 1;
            Console.WriteLine(string.Format("线程{0}输出：{1}，       输出时间：{2}", t, outPut.ToString(), DateTime.Now));
            System.Threading.Thread.Sleep(2000);
            outPut++;
            Console.WriteLine(string.Format("线程{0}自增1后输出：{1}，输出时间：{2}", t, outPut.ToString(), DateTime.Now));
            inTimer = 0;
        }
    }
执行结果：

3、在多线程下给inTimer赋值不够安全，Interlocked.Exchange提供了一种轻量级的线程安全的给对象赋值的方法（感觉比较高上大，也是比较推荐的一种方法），执行结果与方法2一样，也是放弃执行。Interlocked.Exchange用法参考这里。
    private static int inTimer = 0; 
    /// <summary>
    /// System.Timers.Timer的回调方法
    /// </summary>
    /// <param name="sender"></param>
    /// <param name="args"></param>
    private static void TimersTimerHandler(object sender, EventArgs args)
    {
        int t = ++num;
        if (Interlocked.Exchange(ref inTimer, 1) == 0)
        {
            Console.WriteLine(string.Format("线程{0}输出：{1}，       输出时间：{2}", t, outPut.ToString(), DateTime.Now));
            System.Threading.Thread.Sleep(2000);
            outPut++;
            Console.WriteLine(string.Format("线程{0}自增1后输出：{1}，输出时间：{2}", t, outPut.ToString(), DateTime.Now));
            Interlocked.Exchange(ref inTimer, 0); 
        }
    }
执行结果：

★总结

终于码完字了，真心不容易啊。写博客是个挺耗精力的事情，真心佩服那些大牛们笔耕不辍，致敬！在这里稍微总结一下，timer是一个使用挺简单的类，拿来即用，这里主要总结了使用timer时重入问题的解决，以前也没思考过这个问题，解决方案也挺简单，在这里列出了三种，主要参考在这里，不知道还有没有其他的方式。这里的解决方案同时也适用多线程的重入问题。时间不早了，洗洗睡了。