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[ASP.net教程]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:

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:

  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:

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:

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。

 

本节介绍了使用信号进行线程同步,下一节介绍非阻塞同步。