动机


    从开始接触多线(进)程编程模型开始,学习的就是和信号量(Semaphore)相关的同步原语。不知道为什么
.Net Framework 里却没有相应的东东。要命的是, 我以前有很多久经考验的C++代码都是用她来实现的, 为了不使革命先烈的药白吃, 血白流, 只好自己生一个了。

 


什么是信号量(Semaphore)

    如果你已经了解信号量(Semaphore)的概念了,请跳过这一段。
    
    信号量(Semaphore)是在多线程环境下使用的一种设施, 它负责协调各个线程, 以保证它们能够正确、合理的使用公共资源

    我们来看看一个停车场是怎样运作的。为了简单起见,假设停车场只有三个车位,一开始三个车位都是空的。这是如果同时来了五辆车,看门人允许其中三辆不受阻碍的进入,然后放下车拦,剩下的车则必须在入口等待,此后来的车也都不得不在入口处等待。这时,有一辆车离开停车场,看门人得知后,打开车拦,放入一辆,如果又离开两辆,则又可以放入两辆,如此往复。

 

    在这个停车场系统中,车位是公共资源,每辆车好比一个线程,看门人起的就是信号量的作用。

    更进一步,信号量的特性如下:信号量是一个非负整数(车位数),所有通过它的线程(车辆)都会将该整数减一(通过它当然是为了使用资源),当该整数值为零时,所有试图通过它的线程都将处于等待状态。在信号量上我们定义两种操作:
Wait(等待) Release(释放)。 当一个线程调用Wait等待)操作时,它要么通过然后将信号量减一,要么一自等下去,直到信号量大于一或超时。Release(释放)实际上是在信号量上执行加操作,对应于车辆离开停车场,该操作之所以叫做“释放”是应为加操作实际上是释放了由信号量守护的资源。

 

实现
 

   大家都知道,.Net Framework类库中提供的线程同步设施包括:

    Monitor AutoResetEvent ManualResetEventMutexReadWriteLock InterLock 其中 AutoResetEvent ManualResetEventMutex派生自WaitHandler,它们实际上是封装了操作系统提供的内核对象。而其它的应当是在.Net虚拟机中土生土长的。显然来自操作系统内核对象的设施使用起来效率要差一些。不过效率并不是我们这里要考虑的问题,我们将使用两个 Monitor 一个ManualResetEvent 对象来模拟一个信号量。


代码如下:

    public class Semaphore
    
{
        
private ManualResetEvent waitEvent = new ManualResetEvent(false);
        
private object syncObjWait = new object();
        
private int     maxCount = 1;      //最大资源数
        private int     currentCount = 0;  //当前资源数

        
public Semaphore()
        
{

        }


        
public Semaphore( int maxCount )
        
{
            
this.maxCount = maxCount;
        }


        
public bool Wait()
        
{
            
lock( syncObjWait )      //只能一个线程进入下面代码
            {
                
bool waitResult = this.waitEvent.WaitOne();   //在此等待资源数大于零
                if( waitResult )
                
{
                    
lockthis )
                    
{
                        
if( currentCount > 0 )
                        
{
                            currentCount
--;
                            
if( currentCount == 0 )
                            
{
                                
this.waitEvent.Reset();
                            }


                        }

                        
else
                        
{
                            System.Diagnostics.Debug.Assert( 
false"Semaphore is not allow current count < 0" );
                        }

                    }

                }

                
return waitResult;
            }

        }


        
/// <summary>
        
/// 允许超时返回的 Wait 操作
        
/// </summary>
        
/// <param name="millisecondsTimeout"></param>
        
/// <returns></returns>

        public bool Wait( int millisecondsTimeout )
        
{
            
lock( syncObjWait )  // Monitor 确保该范围类代码在临界区内
            {
                
bool waitResult = this.waitEvent.WaitOne(millisecondsTimeout,false);
                
if( waitResult )
                
{
                    
lockthis )
                    
{
                        
if( currentCount > 0 )
                        
{
                            currentCount
--;
                            
if( currentCount == 0 )
                            
{
                                
this.waitEvent.Reset();
                            }


                        }

                        
else
                        
{
                            System.Diagnostics.Debug.Assert( 
false"Semaphore is not allow current count < 0" );
                        }

                    }

                }

                
return waitResult;
            }

        }



        
public bool Release()
        
{
            
lockthis ) // Monitor 确保该范围类代码在临界区内
            {
                currentCount
++;
                
if( currentCount > this.maxCount )
                
{
                    currentCount 
= this.maxCount;
                    
return false;
                }

                
this.waitEvent.Set();  //允许调用Wait的线程进入
            }

            
return true;
        }


    }

 

 

 

posted on 2006-02-15 23:03  录一事流  阅读(2635)  评论(8编辑  收藏  举报