【转】细说.NET中的多线程 (五使用信号量进行同步)

上一节主要介绍了使用锁进行同步，本节主要介绍使用信号量进行同步

使用EventWaitHandle信号量进行同步

EventWaitHandle主要用于实现信号灯机制。信号灯主要用于通知等待的线程。主要有两种实现：AutoResetEvent和ManualResetEvent。

AutoResetEvent

AutoResetEvent从字面上理解是一个自动重置的事件。举个例子，假设有很多人等在门外，AutoResetEvent更像一个十字旋转门，每一次只允许一个人进入，进入之后门仍然是关闭状态。

下面的例子演示了使用方式：

using System;

using System.Threading;

class BasicWaitHandle

{

static EventWaitHandle _waitHandle = new AutoResetEvent(false);

static void Main()

{

for (int i = 0; i < 3; i++)

new Thread(Waiter).Start();

for (int i = 0; i < 3; i++)

{

Thread.Sleep(1000); // Pause for a second...

Console.WriteLine("通知下一个线程进入");

_waitHandle.Set(); // Wake up the Waiter.

}

Console.ReadLine();

}

static void Waiter()

{

var threadId = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId;

Console.WriteLine("线程 {0} 正在等待", threadId);

_waitHandle.WaitOne(); // 等待通知

Console.WriteLine("线程 {0} 得到通知，可以进入", threadId);

}

双向信号灯

某些情况下，如果你连续的多次使用Set方法通知工作线程，这个时候工作线程可能还没有准备好接收信号，这样的话后面的几次Set通知可能会没有效果。这种情况下，你需要让主线程得到工作线程接收信息的通知再开始发送信息。你可能需要通过两个信号灯实现这个功能。

示例代码：

using System;

using System.Threading;

class TwoWaySignaling

{

static EventWaitHandle _ready = new AutoResetEvent(false);

static EventWaitHandle _go = new AutoResetEvent(false);

static readonly object _locker = new object();

static string _message;

static void Main()

{

new Thread(Work).Start();

_ready.WaitOne(); // 在工作线程准备接收信息之前需要一直等待

lock (_locker) _message = "床前明月光";

_go.Set(); // 通知工作线程开始工作

_ready.WaitOne();

lock (_locker) _message = "疑是地上霜";

_go.Set();

_ready.WaitOne();

lock (_locker) _message = "结束"; // 告诉工作线程退出

_go.Set();

Console.ReadLine();

}

static void Work()

{

while (true)

{

_ready.Set(); // 表示当前线程已经准备接收信号

_go.WaitOne(); // 工作线程等待通知

lock (_locker)

{

if (_message == "结束") return; // 优雅的退出~-~

Console.WriteLine(_message);

}

生产消费队列

生产消费队列是多线程编程里常见的的需求，他的主要思路是：

一个队列用来存放工作线程需要用到的数据
当新的任务加入队列的时候，调用线程不需要等待工作结束
1个或多个工作线程在后台获取队列中数据信息

示例代码：

using System;

using System.Threading;

using System.Collections.Generic;

class ProducerConsumerQueue : IDisposable

{

EventWaitHandle _wh = new AutoResetEvent (false);

Thread _worker;

readonly object _locker = new object();

Queue<string> _tasks = new Queue<string>();

public ProducerConsumerQueue()

{

_worker = new Thread (Work);

_worker.Start();

}

public void EnqueueTask (string task)

{

lock (_locker) _tasks.Enqueue (task);

_wh.Set();

}

public void Dispose()

{

EnqueueTask (null); // Signal the consumer to exit.

_worker.Join(); // Wait for the consumer's thread to finish.

_wh.Close(); // Release any OS resources.

}

void Work()

{

while (true)

{

string task = null;

lock (_locker)

if (_tasks.Count > 0)

{

task = _tasks.Dequeue();

if (task == null) return;

}

if (task != null)

{

Console.WriteLine ("Performing task: " + task);

Thread.Sleep (1000); // simulate work...

}

else

_wh.WaitOne(); // No more tasks - wait for a signal

}

为了保证线程安全，我们使用lock来保护Queue<string>集合。我们也显示的关闭了WaitHandle。

在.NET 4.0中，一个新的类BlockingCollection实现了类似生产者消费者队列的功能。

ManualResetEvent

ManualResetEvent从字面上看是一个需要手动关闭的事件。举个例子：假设有很多人等在门外，它像是一个普通的门，门开启之后，所有等在门外的人都可以进来，当你关闭门之后，不再允许外面的人进来。

示例代码：

using System;

using System.Threading;

class BasicWaitHandle

{

static EventWaitHandle _waitHandle = new ManualResetEvent(false);

static void Main()

{

for (int i = 0; i < 3; i++)

new Thread(Waiter).Start();

Thread.Sleep(1000); // Pause for a second...

Console.WriteLine("门已打开，线程进入");

_waitHandle.Set(); // Wake up the Waiter.

new Thread(Waiter).Start();

Thread.Sleep(2000);

_waitHandle.Reset();

Console.WriteLine("门已关闭，线程阻塞");

new Thread(Waiter).Start();

Console.ReadLine();

}

static void Waiter()

{

var threadId = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId;

Console.WriteLine("线程 {0} 正在等待", threadId);

_waitHandle.WaitOne(); // 等待通知

Console.WriteLine("线程 {0} 得到通知，可以进入", threadId);

}

ManualResetEvent可以在当前线程唤醒所有等待的线程，这一应用非常重要。

CountdownEvent

CountdownEvent的使用和ManualEvent正好相反，是多个线程共同唤醒一个线程。

示例代码：

using System;

using System.Threading;

class CountDownTest

{

static CountdownEvent _countdown = new CountdownEvent(3);

static void Main()

{

new Thread(SaySomething).Start("I am thread 1");

new Thread(SaySomething).Start("I am thread 2");

new Thread(SaySomething).Start("I am thread 3");

_countdown.Wait(); // 当前线程被阻塞，直到收到 _countdown发送的三次信号

Console.WriteLine("All threads have finished speaking!");

Console.ReadLine();

}

static void SaySomething(object thing)

{

Thread.Sleep(1000);

Console.WriteLine(thing);

_countdown.Signal();

}

创建跨进程的EventWaitHandle

EventWaitHandle的构造方法允许创建一个命名的EventWaitHandle，来实现跨进程的信号量操作。名字只是一个简单的字符串，只要保证不会跟其它进程的锁冲突即可。

示例代码：

1	`EventWaitHandle wh =` `new` `EventWaitHandle(false, EventResetMode.AutoReset,` `"MyCompany.MyApp.SomeName");`

如果两个进程运行这段代码，信号量会作用于两个进程内所有的线程。