深入浅出多线程系列之五：一些同步构造(上篇)

1：Mutex

Mutex 就像一个C# lock一样，不同的是它可以跨进程.

进入和释放一个Mutex要花费几毫秒，大约比C#的lock慢50倍。

使用一个Mutex的实例，调用WaitOne方法来获取锁，ReleaseMutex方法来释放锁。

因为Mutex是跨进程的，所以我们可以使用Mutex来检测程序是否已经运行。

        public static void MainThread()
        {
            using (var mutex = new Mutex(false, "LoveJenny OneAtATimeDemo"))
            {
                if (!mutex.WaitOne(TimeSpan.FromSeconds(3), false))
                {
                    Console.WriteLine("只能运行一个应用程序!");
                    return;
                }

                RunProgram();
            }
        }

2：Semaphore:

一个Semaphore就像一个酒吧一样，通过门卫来限制它的客人，一旦到达限制，没有人可以进入，

人们会在门外乖乖的排队，一旦有一个人离开酒吧，排队中的人就可以进入了一个了。

下面是个例子：

    class TheClub
    {
       //只能容纳三个人的酒吧
        static SemaphoreSlim _sem = new SemaphoreSlim(3);

        public static void MainThread()
        {
            for (int i = 1; i <= 5; i++)
                new Thread(Enter).Start(i); //有5个人向进入
        }
        static void Enter(object id)
        {
            Console.WriteLine(id + " 想要进入了");
            _sem.Wait();
            Console.WriteLine(id+" 已经进入了!");
            Thread.Sleep(1000 * (int)id);
            Console.WriteLine(id + " 离开了?");
            _sem.Release();
        }
    }

3：AutoResetEvent

一个AutoResetEvent就像十字转门一样，插入一张票就让一个人通过，”Auto”代表门会自动的关上。

在十字门外面的人可以调用WaitOne方法来阻塞，等待。一旦有人插入了票(调用Set方法)，就可以让外面等待的人(调用WaitOne方法的线程)通过了。

创建AutoResetEvent有一个参数。

static EventWaitHandle _waitHandle = new AutoResetEvent(false);

其中false在msdn的解释是：初始状态为非终止，

按照我个人的理解false代表了十字转门非终止，所以可以正常的进入，等待。

而如果是true的话：初始状态为终止,也就是代表已经调用了Set了，

就是说十字转门已经停止了，所以接下来如果有人调用了WaitOne方法，这个调用WaitOne方法的人直接就可以进入了，不需要再插入票(不需要调用Set)了，之后的调用和false一致，这一点可以认为AutoResetEvent具有记忆功能，它记住了上次门是打开的状态。所以调用waitone方法可以进入。

class ThreadAutoResetEvent
    {
        static EventWaitHandle _waitHandle = new AutoResetEvent(false);

        public static void MainThread()
        {
            new Thread(Waiter).Start();
            Thread.Sleep(2000);
            _waitHandle.Set();
        }

        static void Waiter()
        {
            Console.WriteLine("Waiting...");
            _waitHandle.WaitOne();
            Console.WriteLine("Notified");
        }
}

很简单，Waiter执行到Waiting…后，就开始调用WaitOne了，所以在门外排队等待。

而主线程在睡了两秒后，开始插入一张票(Set).所以Waiter就继续执行，所以打印Notified

 

 

接下来我们使用AutoResetEvent来模拟实现生产消费问题：

class ProducerConsumerQueue:IDisposable
    {
        EventWaitHandle _wh = new AutoResetEvent(false);
        Thread _worker;
        readonly object _locker = new object();
        Queue<string> _tasks = new Queue<string>();

        public ProducerConsumerQueue()
        {
            //创建并启动工作线程
            _worker = new Thread(Work);
            _worker.Start();
        }

        public void EnqueueTask(string task)
        {
            lock (_locker) _tasks.Enqueue(task);
            _wh.Set(); //一旦有任务了，唤醒等待的线程
        }

        public void Dispose()
        {
            EnqueueTask(null);
            _worker.Join(); //等待_worker线程执行结束
            _wh.Close();
        }

        void Work()
        {
            while (true)
            {
                string task = null;
                lock (_locker)
                {
                    if (_tasks.Count > 0) 
                    {
                        task = _tasks.Dequeue();
                        if (task == null)
                            return;
                    }
                    if (task != null) //如果有任务的话，执行任务
                    {
                        Console.WriteLine("Performing task: " + task);
                        Thread.Sleep(1000);
                    }
                    else //否则阻塞,去睡觉吧
                    {
                        _wh.WaitOne();
                    }
                }
            }
        }
    }

主线程调用如下：

        public static void Main()
        {
            using (ProducerConsumerQueue q = new ProducerConsumerQueue())
            {
                q.EnqueueTask("Hello");
                for (int i = 0; i < 10; i++) q.EnqueueTask("Say " + i);
                q.EnqueueTask("Goodbye!");
            }
        }

4：ManualResetEvent：

一个ManualResetEvent就是一个普通门，

调用Set方法门就打开了，允许任意数量的人进入。

调用WaitOne方法就开始等待进入。

调用Reset方法门就关闭了。

在一个关闭的门上调用WaitOne方法就会被阻塞。

当门下次被打开的时候，所有等待的线程都可以进入了。

除了这些不同外，一个ManualResetEvent和AutoResetEvent类似。

在Framework4.0中ManualResetEvent提供了一个优化版本。ManualResetEventSlim。后面的版本速度更快，并且支持取消(CancellationToken).

 

 

参考资料：

http://www.albahari.com/threading/

CLR Via C# 3.0