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[ASP.net教程]C# 线程会合实例


有这样一个题目:四个线程t1,t2,t3,t4,向4个文件中写入数据,要求:t1只能写入“1”,t2只能写入“2”,t3只能写入“3”,t4只能写入“4”,对4个文件A,B,C,D写入如下内容:

  • A:123412341234.....
  • B:234123412341....
  • C:341234123412....
  • D:412341234123....

简单分析一下,对于A文件,t1写入“1”后,我们希望通知t2来写“2”,并且t1前往D文件等着去写“1”,以此类推。

1. 通过等待句柄实现

显然可以用等待句柄来实现,通知t2来写“2”相当于在一个等待句柄上调用 Set 方法,等待在D文件上写“1”相当于在另一等待句柄上调用了 WaitOne 方法,下边是利用4个 AutoResetEvent 来实现它:

class Program{  private static List<StreamWriter> _sws;  private static List<AutoResetEvent> _whs;

private static void Main(string[] args) { var fileNames = new List<string> {"A", "B", "C", "D"}; // 创建或清空文件 fileNames.ForEach(name => { if (!File.Exists(name)) File.Create(name); else { using (var sw = new StreamWriter(name)) sw.Write(""); } }); _sws = fileNames.Select(File.AppendText).ToList(); // 为每个文件写入建立一个等待句柄 _whs = fileNames.Select(name => new AutoResetEvent(false)).ToList(); // 创建并启4个线程执行任务 var threads = new List<Thread> { new Thread(() => Work(1)), new Thread(() => Work(2)), new Thread(() => Work(3)), new Thread(() => Work(4)) }; threads.ForEach(t => t.Start()); // 等待线程结束并关闭 StreamWrite threads.ForEach(t => t.Join()); Console.WriteLine("任务完成!"); _sws.ForEach(sw => sw.Close()); } static void Work(int threadIndex) { var next = threadIndex - 1; // 为让程序能结束,就打印100次 for (int i = 0; i < 100; i++) { var wh = _whs[next]; var sw = _sws[next]; lock (sw) { sw.Write(threadIndex); } next = (next - 1) < 0 ? 3 : next - 1; WaitHandle.SignalAndWait(wh, _whs[next]); //在wh上发信号,并在下一个等待句柄上等待执行 } }}

上述例子中我们创建了4个线程来分别打印1,2,3,4,并且为每个文件的写入创建了4个等待句柄来进行信号通信。最后主线程在等待所有线程结束后,关闭文件流。为让程序能正常结束,在 Work 方法中就只循环写100次。

以t1(列表中第一个线程)为例,在A文件中打印1后,调用 WaitHandle.SignalAndWait(wh,wh[next]),即在wh上发信号通知可以接着写入了,并在下一个等待句柄上等待写入信号。

关于 SinalAndWait 的可以参见 Thread in C# 或者对应的 中文翻译 。

2. 通过 Barrier 类实现

除了通过等待句柄可以实现题目要求外,同样可以通过 Wait 和 Pulse 来实现。如果是FrameWork 4.0或更高的版本,可以通过 Barrier 类(它是建立在 Wait / Pulse 和自旋锁基础上的)更简单的实现这个题目。

class Program{  private static Barrier _barrier;  private static void Main(string[] args)  {    var fileNames = new List<string> { "A", "B", "C", "D" };    // 创建或清空文件    fileNames.ForEach(name =>    {      if (!File.Exists(name))        File.Create(name);      else      {        using (var sw = new StreamWriter(name))          sw.Write("");      }    });        // 在_barrier上调用SignalAndWait的线程会被阻塞直到这个方法被调用4次    _barrier = new Barrier(4);    _sws = fileNames.Select(File.AppendText).ToList();    // 创建并启4个线程执行任务    var threads = new List<Thread> {      new Thread(() => Work(1)), new Thread(() => Work(2)), new Thread(() => Work(3)), new Thread(() => Work(4))    };    threads.ForEach(t => t.Start());    // 等待线程结束并关闭 StreamWrite    threads.ForEach(t => t.Join());    Console.WriteLine("任务完成!");    _sws.ForEach(sw => sw.Close());  }  static void Work(int threadIndex)  {    var next = threadIndex - 1;    for (int i = 0; i < 100; i++)    {      var sw = _sws[next];      lock (sw)      {        sw.Write(threadIndex);      }      _barrier.SignalAndWait();      next = (next - 1) < 0 ? 3 : next - 1;    }  }}

使用了一个 Barrier 类来替代4个等待句柄,线程调用 SignalAndWait 后会阻塞,直到这个方法被调用4次。在这个例子中意味着4个线程总是在同步进行着打印,下图可以很好的解释 Barrier 类:

 关于 Barrier 类,可以参见 Thread in C# 或者对应的 中文翻译 。