多线程：线程同步之WaitHandle

一、引言

在前面的文章中，我们是使用“锁”的方式实现了线程间的通信，这种通信方式比较笨重。除了锁之外，.NET中还提供了一些线程间更自由通讯的工具，他们提供了通过“信号”进行通讯的机制，通俗的比喻为“开门”、“关门”：Set()开门、Reset()关门、WaitOne()等着。

二、WaitHandle

WaitHandle位于System.Threading命名空间下，是用来封装等待对共享资源进行独占访问的操作系统特定的对象。WaitHandle是一个抽象类，我们一般不直接使用，而是使用它的派生类：

1. AutoResetEvent。
2. EventWaitHandle。
3. ManualResetEvent。
4. Mutex。
5. Semaphore。

1、AutoResetEvent

 AutoResetEvent表示线程同步事件在一个等待线程释放后收到信号时自动重置。此类不能被继承。

是一个自动阻塞，WaitOne()方法阻塞程序执行，Set()方法释放信息。当释放后阻塞的代码继续执行。但下一次执行还需要等待信号。

通俗来说，WaitOne()是关门，Set()是开门。但开门之后，执行完又自动关门，还需要开门。可以知道超时时间：

// 设置超时时间为2秒，如果2秒后没有信号程序继续执行
are.WaitOne(2000);

看下面的一个例子：

using System;
using System.Threading;

namespace AutoResetEventDemo
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            // 通过构造函数创建，默认是关门
            AutoResetEvent are = new AutoResetEvent(false);
            Thread t1 = new Thread(() => {
                while (true)
                {
                    Console.WriteLine("开始等着开门");
                    // 执行完WaitOne之后自动关门
                    are.WaitOne();
                    Console.WriteLine("又关门了");
                }
            });
            // 启动线程
            t1.Start();
            Console.WriteLine("按任意键开门");
            Console.ReadKey();
            //开门
            are.Set();

            Console.WriteLine("按任意键开门");
            Console.ReadKey();
            //开门
            are.Set();

            Console.WriteLine("按任意键开门");
            Console.ReadKey();
            //开门
            are.Set();

            Console.ReadKey();
        }
    }
}

程序输出结果：

举一个形象点的例子，AutoResetEvent相当于火车或者地铁的闸机口，过了一个以后自动关门。

2、ManualResetEvent

Manual表示手动的。看下面的代码：

using System;
using System.Threading;

namespace ManualResetEventDemo
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            // 通过构造函数初始化
            // false表示“初始状态为关门”,设置为true则表示初始状态为开门
            ManualResetEvent mre = new ManualResetEvent(false);

            // 创建一个线程
            Thread t1 = new Thread(() => 
            {
                // 因为初始化的状态为关门
                Console.WriteLine("开始等着开门");
                // 调用等着开门的方法，只有开门以后才会执行下面的代码
                mre.WaitOne();
                // 开门之后才会执行这句代码
                Console.WriteLine("终于开门了");
            });

            // 启动线程
            t1.Start();

            Console.WriteLine("按任意键开门");
            Console.ReadLine();
            // 调用开门的方法
            mre.Set();

            Console.ReadKey();

        }
    }
}

运行程序，什么也不输入，看一下输出结果：

我们随意输入，再看运行结果：

怎么关门呢？关门也需要我们手动的调用：

using System;
using System.Threading;

namespace ManualResetEventDemo
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            // 通过构造函数初始化
            // false表示“初始状态为关门”,设置为true则表示初始状态为开门
            ManualResetEvent mre = new ManualResetEvent(false);

            // 创建一个线程
            Thread t1 = new Thread(() => 
            {
                // 因为初始化的状态为关门
                Console.WriteLine("开始等着开门");
                // 调用等着开门的方法，只有开门以后才会执行下面的代码
                mre.WaitOne();
                // 开门之后才会执行这句代码
                Console.WriteLine("终于开门了");
            });

            // 启动线程
            t1.Start();

            Console.WriteLine("按任意键开门");
            Console.ReadLine();
            // 调用开门的方法
            mre.Set();
            // 休眠3秒
            Thread.Sleep(3000);
            // 关门
            mre.Reset();
            Console.WriteLine("关门了");

            Console.ReadKey();

        }
    }
}

程序输出结果：

WaitOne()方法还可以设置等待超时时间，超过了等待时间就不会再等了。如果不设置等待超时时间，那么就会一直等下去。看下面代码：

using System;
using System.Threading;

namespace ManualResetEventDemo
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            // 通过构造函数初始化
            // false表示“初始状态为关门”,设置为true则表示初始状态为开门
            ManualResetEvent mre = new ManualResetEvent(false);

            //// 创建一个线程
            //Thread t1 = new Thread(() => 
            //{
            //    // 因为初始化的状态为关门
            //    Console.WriteLine("开始等着开门");
            //    // 调用等着开门的方法，只有开门以后才会执行下面的代码
            //    mre.WaitOne();
            //    // 开门之后才会执行这句代码
            //    Console.WriteLine("终于开门了");
            //});

            // 创建一个线程
            Thread t1 = new Thread(() =>
            {
                // 因为初始化的状态为关门
                Console.WriteLine("开始等着开门");
                // 设置超时等待时间为5秒钟
                if(mre.WaitOne(5000))
                {
                    // 开门之后才会执行这句代码
                    Console.WriteLine("终于开门了");
                }
                else
                {
                    // 等待超时
                    Console.WriteLine("过了5秒钟了还没开门");
                }
                
            });

            // 启动线程
            t1.Start();

            Console.WriteLine("按任意键开门");
            Console.ReadLine();
            // 调用开门的方法
            mre.Set();
            // 休眠3秒
            Thread.Sleep(3000);
            // 关门
            mre.Reset();
            Console.WriteLine("关门了");

            Console.ReadKey();

        }
    }
}

运行程序，什么也不输入，看运行结果：

 

WaitHandle.WaitAll(WaitHandle[] waitHandles)用来等待所有信号都变为“开门状态”，WaitHandle.WaitAny(WaitHandle[] waitHandles) 用来等待任意一个信号都变为“开门状态”。

ManualResetEvent是一旦设定Set()后就一直开门，除非调用Reset()方法关门。

举一个形象点的例子，ManualResetEvent就相当于是学校的大门，只要开门以后大家都可以进入，除非主动关门（等于执行了Reset()方法）。