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时间。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：

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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：

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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：

1. 一个队列用来存放工作线程需要用到的数据
2. 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
3. 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：

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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：

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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：

 

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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：

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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。