并行开发 —— 第五篇 同步机制（下）

   

     承接上一篇，我们继续说下.net4.0中的同步机制，是的，当出现了并行计算的时候，轻量级别的同步机制应运而生，在信号量这一块

出现了一系列的轻量级，今天继续介绍下面的3个信号量 CountdownEvent，SemaphoreSlim，ManualResetEventSlim。

一：CountdownEvent

     这种采用信号状态的同步基元非常适合在动态的fork,join的场景，它采用“信号计数”的方式，就比如这样，一个麻将桌只能容纳4个

人打麻将，如果后来的人也想搓一把碰碰运气，那么他必须等待直到麻将桌上的人走掉一位。好，这就是简单的信号计数机制，从技术角

度上来说它是定义了最多能够进入关键代码的线程数。

     但是CountdownEvent更牛X之处在于我们可以动态的改变“信号计数”的大小，比如一会儿能够容纳8个线程，一下又4个，一下又10个，

这样做有什么好处呢？还是承接上一篇文章所说的，比如一个任务需要加载1w条数据，那么可能出现这种情况。

加载User表：         根据user表的数据量，我们需要开5个task。

加载Product表：    产品表数据相对比较多，计算之后需要开8个task。

加载order表：       由于我的网站订单丰富，计算之后需要开12个task。

先前的文章也说了，我们需要协调task在多阶段加载数据的同步问题，那么如何应对这里的5，8，12，幸好，CountdownEvent给我们提供了

可以动态修改的解决方案。

  1 using System.Collections.Concurrent;
  2 using System.Threading.Tasks;
  3 using System;
  4 using System.Diagnostics;
  5 using System.Collections.Generic;
  6 using System.Linq;
  7 using System.Threading;
  8 
  9 class Program
 10 {
 11 //默认的容纳大小为“硬件线程“数
 12 static CountdownEvent cde = new CountdownEvent(Environment.ProcessorCount);
 13 
 14 static void Main(string[] args)
 15 {
 16 //加载User表需要5个任务
 17 var userTaskCount = 5;
 18 
 19 //重置信号
 20 cde.Reset(userTaskCount);
 21 
 22 for (int i = 0; i < userTaskCount; i++)
 23 {
 24 Task.Factory.StartNew((obj) =>
 25 {
 26 LoadUser(obj);
 27 }, i);
 28 }
 29 
 30 //等待所有任务执行完毕
 31 cde.Wait();
 32 
 33 Console.WriteLine("\nUser表数据全部加载完毕！\n");
 34 
 35 //加载product需要8个任务
 36 var productTaskCount = 8;
 37 
 38 //重置信号
 39 cde.Reset(productTaskCount);
 40 
 41 for (int i = 0; i < productTaskCount; i++)
 42 {
 43 Task.Factory.StartNew((obj) =>
 44 {
 45 LoadProduct(obj);
 46 }, i);
 47 }
 48 
 49 cde.Wait();
 50 
 51 Console.WriteLine("\nProduct表数据全部加载完毕！\n");
 52 
 53 //加载order需要12个任务
 54 var orderTaskCount = 12;
 55 
 56 //重置信号
 57 cde.Reset(orderTaskCount);
 58 
 59 for (int i = 0; i < orderTaskCount; i++)
 60 {
 61 Task.Factory.StartNew((obj) =>
 62 {
 63 LoadOrder(obj);
 64 }, i);
 65 }
 66 
 67 cde.Wait();
 68 
 69 Console.WriteLine("\nOrder表数据全部加载完毕！\n");
 70 
 71 Console.WriteLine("\n(*^__^*) 嘻嘻，恭喜你，数据全部加载完毕\n");
 72 
 73 Console.Read();
 74 }
 75 
 76 static void LoadUser(object obj)
 77 {
 78 try
 79 {
 80 Console.WriteLine("当前任务:{0}正在加载User部分数据！", obj);
 81 }
 82 finally
 83 {
 84 cde.Signal();
 85 }
 86 }
 87 
 88 static void LoadProduct(object obj)
 89 {
 90 try
 91 {
 92 Console.WriteLine("当前任务:{0}正在加载Product部分数据！", obj);
 93 }
 94 finally
 95 {
 96 cde.Signal();
 97 }
 98 }
 99 
100 static void LoadOrder(object obj)
101 {
102 try
103 {
104 Console.WriteLine("当前任务:{0}正在加载Order部分数据！", obj);
105 }
106 finally
107 {
108 cde.Signal();
109 }
110 }
111 }

我们看到有两个主要方法：Wait和Signal。每调用一次Signal相当于麻将桌上走了一个人，直到所有人都搓过麻将wait才给放行，这里同样要

注意也就是“超时“问题的存在性，尤其是在并行计算中，轻量级别给我们提供了”取消标记“的机制，这是在重量级别中不存在的，比如下面的

重载public bool Wait(int millisecondsTimeout, CancellationToken cancellationToken)，具体使用可以看前一篇文章的介绍。

二：SemaphoreSlim

     在.net 4.0之前，framework中有一个重量级的Semaphore，人家可以跨进程同步，咋轻量级不行，msdn对它的解释为：限制可同时访问

某一资源或资源池的线程数。关于它的重量级demo，我的上一个系列有演示，你也可以理解为CountdownEvent是 SemaphoreSlim的功能加

强版，好了，举一个轻量级使用的例子。

 1 using System.Collections.Concurrent;
 2 using System.Threading.Tasks;
 3 using System;
 4 using System.Diagnostics;
 5 using System.Collections.Generic;
 6 using System.Linq;
 7 using System.Threading;
 8 
 9 class Program
10 {
11 static SemaphoreSlim slim = new SemaphoreSlim(Environment.ProcessorCount, 12);
12 
13 static void Main(string[] args)
14 {
15 for (int i = 0; i < 12; i++)
16 {
17 Task.Factory.StartNew((obj) =>
18 {
19 Run(obj);
20 }, i);
21 }
22 
23 Console.Read();
24 }
25 
26 static void Run(object obj)
27 {
28 slim.Wait();
29 
30 Console.WriteLine("当前时间:{0}任务 {1}已经进入。", DateTime.Now, obj);
31 
32 //这里busy3s中
33 Thread.Sleep(3000);
34 
35 slim.Release();
36 }
37 }

同样，防止死锁的情况，我们需要知道”超时和取消标记“的解决方案，像SemaphoreSlim这种定死的”线程请求范围“，其实是降低了扩展性，

所以说，试水有风险，使用需谨慎，在觉得有必要的时候使用它。

三： ManualResetEventSlim

     相信它的重量级别大家都知道是ManualReset，而这个轻量级别采用的是"自旋等待“+”内核等待“，也就是说先采用”自旋等待的方式“等待，

直到另一个任务调用set方法来释放它。如果迟迟等不到释放，那么任务就会进入基于内核的等待，所以说如果我们知道等待的时间比较短，采

用轻量级的版本会具有更好的性能，原理大概就这样，下面举个小例子。

 1 using System.Collections.Concurrent;
 2 using System.Threading.Tasks;
 3 using System;
 4 using System.Diagnostics;
 5 using System.Collections.Generic;
 6 using System.Linq;
 7 using System.Threading;
 8 
 9 class Program
10 {
11 //2047：自旋的次数
12 static ManualResetEventSlim mrs = new ManualResetEventSlim(false, 2047);
13 
14 static void Main(string[] args)
15 {
16 
17 for (int i = 0; i < 12; i++)
18 {
19 Task.Factory.StartNew((obj) =>
20 {
21 Run(obj);
22 }, i);
23 }
24 
25 Console.WriteLine("当前时间:{0}我是主线程{1}，你们这些任务都等2s执行吧：\n",
26 DateTime.Now,
27 Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
28 Thread.Sleep(2000);
29 
30 mrs.Set();
31 
32 Console.Read();
33 }
34 
35 static void Run(object obj)
36 {
37 mrs.Wait();
38 
39 Console.WriteLine("当前时间:{0}任务 {1}已经进入。", DateTime.Now, obj);
40 }
41 }