[.Net 多线程处理系列]专题六：线程同步——信号量和互斥体

一、信号量（Semaphore）

信号量（Semaphore）是由内核对象维护的int变量，当信号量为0时，在信号量上等待的线程会堵塞，信号量大于0时，就解除堵塞。当在一个信号量上等待的线程解除堵塞时，内核自动会将信号量的计数减1。在.net 下通过Semaphore类来实现信号量同步。

Semaphore类限制可同时访问某一资源或资源池的线程数。线程通过调用 WaitOne方法将信号量减1，并通过调用 Release方法把信号量加1。

先说下构造函数：

public Semaphore(int initialCount,int maximumCount);通过两个参数来设置信号的初始计数和最大计数。

下面通过一段代码来演示信号量同步的使用：

 class Program
    {
        // 初始信号量计数为0，最大计数为10
        public static Semaphore semaphore =new Semaphore(0,10);
        public static int time = 0;
        static void Main(string[] args)
        {
            for (int i = 0; i < 5; i++)
            {
                Thread test = new Thread(new ParameterizedThreadStart(TestMethod));

                // 开始线程，并传递参数
                test.Start(i);
            }

            // 等待1秒让所有线程开始并阻塞在信号量上
            Thread.Sleep(500);

            // 信号量计数加4
            // 最后可以看到输出结果次数为4次
            semaphore.Release(4);
            Console.Read();         
        }

        public static void TestMethod(object number)
        {
            // 设置一个时间间隔让输出有顺序
            int span = Interlocked.Add(ref time, 100);
            Thread.Sleep(1000 + span);

            //信号量计数减1
            semaphore.WaitOne();
            
            Console.WriteLine("Thread {0} run ", number);
        }
    }

运行结果：

同样信号量也可以实现进程中线程的同步，同样也是通过对信号量命名来实现的，

通过调用public Semaphore(int initialCount,int maximumCount,string name);该构造函数多传入一个信号量名来实现

下面一段实例代码来演示下：

using System;
using System.Threading;

namespace SemaphoreSample
{
    class Program
    {
        // 初始信号量计数为4，最大计数为10
        public static Semaphore semaphore =new Semaphore(4,10,"My");
        public static int time = 0;
        static void Main(string[] args)
        {
            for (int i = 0; i < 3; i++)
            {
                Thread test = new Thread(new ParameterizedThreadStart(TestMethod));

                // 开始线程，并传递参数
                test.Start(i);
            }

            // 等待1秒让所有线程开始并阻塞在信号量上
            Thread.Sleep(1000);

            Console.Read();         
        }

        public static void TestMethod(object number)
        {
            // 设置一个时间间隔让输出有顺序
            int span = Interlocked.Add(ref time, 500);
            Thread.Sleep(1000 + span);

            //信号量计数减1
            semaphore.WaitOne();
            
            Console.WriteLine("Thread {0} run ", number);
        }
    }
}

运行结果：

从运行结果中可以看出， 第二个进程值运行了一行语句， 因为我们设置的初始信号计数为4，每运行一个线程，信号计数通过调用WaitOne方法减1,所以第二个进行一开始信号计数为1而不是进程一中的4，如果我们把信号计数后面的name参数去除的话，此时第二个进程和第一个进程中的结果应该是一样的（因为此时没有进行不同进程中线程的同步）。

二、互斥体（Mutex）

同样互斥体也是同样可以实现线程之间的同步和不同进程中线程的同步的

先看看线程之间的同步的例子吧（在这里我也不多做解释了，因为他们之间的使用很类似，直接贴出代码）：

 class Program
    {
        public static Mutex mutex = new Mutex();
        public static int count;

        static void Main(string[] args)
        {
            for (int i = 0; i < 10; i++)
            {
                Thread test = new Thread(TestMethod);

                // 开始线程，并传递参数
                test.Start();
            }

            Console.Read();
        }

        public static void TestMethod()
        {
            mutex.WaitOne();
            Thread.Sleep(500);
            count++;
            Console.WriteLine("Current Cout Number is {0}", count);
            mutex.ReleaseMutex();
        }
    }

运行结果：

实现进程间同步：

 class Program
    {
        public static Mutex mutex = new Mutex(false,"My");

        static void Main(string[] args)
        {
            Thread t = new Thread(TestMethod);
            t.Start();

            Console.Read();
        }

        public static void TestMethod()
        {
            mutex.WaitOne();
            Thread.Sleep(5000);
            Console.WriteLine("Method start at : " + DateTime.Now.ToLongTimeString());
            mutex.ReleaseMutex();
        }
    }

运行结果：

从运行结果看出两个进程之间的时间间隔为5秒，当我们把构造函数中命名参数去掉时就可以看出差别了。