多线程编程中的EventWaitHandler

首先如果读者是.Net多线程编程的老手，就不用看这篇文章了，这篇文章主要是阐述EventWaitHandler的一些基本原理和用法。  

在.NET的System.Threading命名空间中有一个名叫WaitHandler的类，这是一个抽象类(abstract),我们无法手动去创建它，但是WaitHandler有三个子类，这三个子类分别是：System.Threading.EventWaitHandle，System.Threading.Mutex，System.Threading.Semaphore，这三个类都是非Abstract的，可以由开发者来创建和使用，其中本文主要讨论的是其中的System.Threading.EventWaitHandle类。

EventWaitHandle类的用途是可以调用其WaitOne方法来阻塞线程的运行，直到得到一个信号（该信号由EventWaitHandle类的Set方法发出），然后释放线程让其不再阻塞继续运行。

EventWaitHandle类拥有两种状态，终止状态 和 非终止状态：

• 在终止状态下，被WaitOne阻塞的线程会逐个得到释放，所以当EventWaitHandle始终处于终止状态时，调用其WaitOne方法无法起到阻塞线程的作用，因为线程被其WaitOne方法阻塞后，会立即被释放掉。
• 在非终止状态下，被WaitOne阻塞的线程会继续被阻塞，如果一个线程在EventWaitHandle对象处于非终止状态时调用了其WaitOne函数，该线程会立即被阻塞。

需要注意的是终止状态和非终止状态之间，是可以相互转换的。调用EventWaitHandle对象的Set方法既可以将EventWaitHandle对象设置为终止状态，调用EventWaitHandle对象的Reset方法既可以将EventWaitHandle对象设置为非终止状态。

此外，EventWaitHandle类还拥有两种模式，AutoReset 和 ManualReset 模式：

• 在AutoReset模式下，当EventWaitHandle对象被置为终止状态时，释放一个被WaitOne阻塞的线程后，EventWaitHandle对象会马上被设置为非终止状态，这个过程就等同于一个被WaitOne阻塞的线程被释放后，自动调用了EventWaitHandle的Reset方法，将EventWaitHandle对象自动从终止状态置回了非终止状态，所以这种模式叫AutoReset模式。所以如果有若干线程被EventWaitHandle对象的WaitOne方法阻塞了，每调用一次EventWaitHandle对象的Set方法将EventWaitHandle对象置为终止状态后，只能释放一个被阻塞的线程，然后EventWaitHandle对象又会被置为非终止状态。如果EventWaitHandle对象的Set方法之后又被调用了一次，剩下那些被阻塞的线程中，又会有一个线程被释放。所以如果有8个被WaitOne方法阻塞的线程，那么需要调用次EventWaitHandle对象的Set方法8次，才能让所有线程都得到释放。需要注意的一点就是MSDN中有提到：如果两次EventWaitHandle对象的Set方法调用非常接近，以至于当第一次调用Set方法后，被阻塞的线程还没有来得及释放，第二次Set调用又开始了，那么这两次Set方法的调用只会让一个被阻塞的线程被释放，也就是说如果两次Set方法的调用过于接近，那么就相当于只调用了一次。原因就是因为由于两次Set调用过于接近，当第一次Set调用后，其释放的线程还没有完全被释放，即EventWaitHandle对象还没有被置回非终止状态，第二次Set调用又开始了，又要求EventWaitHandle对象变成终止状态去释放剩余的阻塞线程，但是问题是现在EventWaitHandle对象本来就处于终止状态，并且第一次Set调用后的那个被释放的线程还没有被完全释放，所以现在不能去释放剩余的阻塞线程。之后待第一次Set调用后的那个被释放线程完全释放后，由于EventWaitHandle对象处于AutoReset模式，所以现在EventWaitHandle对象才会被置回非终止状态，那么就相当于第二次Set调用就白白浪费了一次机会去将EventWaitHandle对象置为终止状态去释放剩余的阻塞线程。
• 在ManualReset模式下，当EventWaitHandle对象被置为终止状态时，释放一个被WaitOne阻塞的线程后，其状态不会改变，仍然处于终止状态，所以当ManualReset模式下EventWaitHandle对象处于终止状态时，会连续释放所有被WaitOne方法阻塞的线程，直到手动调用其Reset方法将其置回非终止状态。所以这种模式叫ManualReset模式。

使用EventWaitHandle类的构造函数可以设置EventWaitHandle对象的模式和初始状态，以下是EventWaitHandle类的其中一个构造函数：

public EventWaitHandle
(
    bool initialState,
    EventResetMode mode
)

• 第一个参数initialState为true时，表示EventWaitHandle对象的初始状态为终止状态，反之false表示EventWaitHandle对象的初始状态为非终止状态。
• 第二个参数EventResetMode mode为EventResetMode.AutoReset时，表示EventWaitHandle对象处于AutoReset模式，当第二个参数为EventResetMode.ManualReset时，表示EventWaitHandle对象处于ManualReset模式。

需要注意的是，当EventWaitHandle对象的初始状态为终止状态，模式为AutoReset时，第一个被EventWaitHandle对象的WaitOne方法阻塞的线程会立即被释放，然后EventWaitHandle对象被置为非终止状态，如果后面还有线程被EventWaitHandle对象的WaitOne方法阻塞，就只有等到EventWaitHandle对象的Set方法调用，才能被释放了。原因我就不多说了，如果你还不明白请回去看上面对EventWaitHandle的终止状态和AutoReset模式的阐述。

 

下面是EventWaitHandle类的一个综合示例：

using System;
using System.Threading;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace EventWaitHandleDemo
{
    class Program
    {
        static EventWaitHandle eHandle;

        static void UnblockDemo()
        {
            Console.WriteLine("测试EventWaitHandle的初始终止状态");
            eHandle = new EventWaitHandle(true, EventResetMode.AutoReset);//eHandle初始为终止状态，模式为AutoReset
            eHandle.WaitOne();//由于EventWaitHandle对象eHandle初始状态为终止状态，所以这里第一次调用WaitOne时阻塞被立即释放，又由于eHandle为AutoReset模式，所以之后eHandle会被置为非终止状态
            Console.WriteLine("线程未被阻塞");
            eHandle.WaitOne();//由于此时eHandle已经为非终止状态，所以此时调用WaitOne线程会被阻塞
            Console.WriteLine("线程被阻塞");
        }

        static void BlockDemo()
        {
            Console.WriteLine("测试EventWaitHandle的初始非终止状态");
            eHandle = new EventWaitHandle(false, EventResetMode.AutoReset);//eHandle初始为非终止状态，模式为AutoReset
            eHandle.WaitOne();//由于EventWaitHandle对象eHandle初始状态为非终止状态，所以这里第一次调用WaitOne时，线程就被组塞了
            Console.WriteLine("线程被阻塞");
        }

        static void AutoResetDemo()
        {
            Console.WriteLine("测试EventWaitHandle的AutoReset模式");
            eHandle = new EventWaitHandle(false, EventResetMode.AutoReset);//eHandle初始为非终止状态，模式为AutoReset
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback((object o) =>
            {
                //启动另一个线程，每隔3秒钟调用一次eHandle.Set方法，为主线程释放一次阻塞，一共释放3次
                for (int i = 0; i < 3; i++)
                {
                    Thread.Sleep(3000);
                    eHandle.Set();//由于eHandle处于AutoReset模式，所以每次使用Set将eHandle置为终止状态后，待被WaitOne阻塞的线程被释放后，eHandle又会被自动置回非终止状态
                }
            }), null);

            eHandle.WaitOne();//线程第一次被WaitOne阻塞
            Console.WriteLine("第一次WaitOne调用阻塞已被释放，3秒后第二次WaitOne调用的阻塞会被释放");
            eHandle.WaitOne();//线程第二次被WaitOne阻塞
            Console.WriteLine("第二次WaitOne调用阻塞已被释放，3秒后第三次WaitOne调用的阻塞会被释放");
            eHandle.WaitOne();//线程第三次被WaitOne阻塞
            Console.WriteLine("第三次WaitOne调用阻塞已被释放，所有WaitOne调用的阻塞都已被释放");
        }

        static void ManualResetDemo()
        {
            Console.WriteLine("测试EventWaitHandle的ManualReset模式");
            eHandle = new EventWaitHandle(false, EventResetMode.ManualReset);//eHandle初始为非终止状态，模式为ManualReset
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback((object o) =>
            {
                //启动另一线程，3秒后调用一次eHandle.Set方法，为主线程释放WaitOne阻塞
                Thread.Sleep(3000);
                eHandle.Set();//由于eHandle处于ManualReset模式，所以一旦使用Set将eHandle置为终止状态后，在eHandle的Reset被调用前eHandle会一直处于终止状态，在eHandle调用Reset前，所有被WaitOne阻塞的线程会立即得到释放
            }), null);

            eHandle.WaitOne();//线程第一次被WaitOne阻塞
            Console.WriteLine("第一次WaitOne调用阻塞已被释放，第二次WaitOne调用的阻塞会被立即释放");
            eHandle.WaitOne();//线程第二次被WaitOne阻塞
            Console.WriteLine("第二次WaitOne调用阻塞已被释放，第三次WaitOne调用的阻塞会被立即释放");
            eHandle.WaitOne();//线程第三次被WaitOne阻塞
            Console.WriteLine("第三次WaitOne调用阻塞已被释放，所有WaitOne调用的阻塞都已被释放");

            eHandle.Reset();//调用eHandle的Reset方法，将eHandle手动置回非终止状态，之后再调用WaitOne方法就会被阻塞了
            eHandle.WaitOne();//线程第四次被WaitOne阻塞
            Console.WriteLine("第四次WaitOne调用阻塞已被释放");
        }

        static void Main(string[] args)
        {
            Console.Write("你想测试哪一个方法1=UnblockDemo,2=BlockDemo,3=AutoResetDemo,4=ManualResetDemo:");
            switch (Console.ReadLine())
            {
                case "1":
                    UnblockDemo();
                    break;
                case "2":
                    BlockDemo();
                    break;
                case "3":
                    AutoResetDemo();
                    break;
                case "4":
                    ManualResetDemo();
                    break;
                default:
                    break;
            }
        }
    }
}

最后要提一下，那就是EventWaitHandle类还有两个子类： System.Threading.AutoResetEvent类 和 System.Threading.ManualResetEvent类：

AutoResetEvent类和EventWaitHandle类处于AutoReset模式时类似

ManualResetEvent类和EventWaitHandle类处于ManualReset模式时类似

这两个类和EventWaitHandle类的用法几乎相同，所以这里就不多说了。