C#线程同步--线程通信

问题抽象：当某个操作的执行必须依赖于另一个操作的完成时，需要有个机制来保证这种先后关系。
线程通信方案：ManualResetEventSlim、ManualResetEvent、AutoResetEvent
方案特性：提供线程通知的能力，没有接到通知前，线程必须等待，有先后顺序。

1、ManualResetEvent类
     对象有两种信号量状态True和False。构造函数设置初始状态。简单来说，
     ◆ 如果构造函数由true创建，则第一次WaitOne()不会阻止线程的执行，而是等待Reset后的第二次WaitOne()才阻止线程执行。
     ◆ 如果构造函数有false创建，则WaitOne()必须等待Set()才能往下执行。
　　一句话总结就是：是否忽略第一次阻塞。
　　方法如下：
       ◆ WaitOne：该方法用于阻塞线程，默认是无限期的阻塞，支持设置等待时间，如果超时就放弃阻塞，不等了，继续往下执行;
       ◆ Set:手动修改信号量为True，也就是恢复线程执行;
       ◆ ReSet:重置状态; 重置后，又能WaitOne()啦

using System;
using System.Threading;

namespace ConsoleApp1
{
    class Program
    {
        //一开始设置为false才会等待收到信号才执行
        static ManualResetEvent mr = new ManualResetEvent(false);
        public static void Main()
        {
            Thread t = new Thread(Run);
            //启动辅助线程
            t.Start();
            //等待辅助线程执行完毕之后，主线程才继续执行
            Console.WriteLine("主线程一边做自己的事，一边等辅助线程执行!" + DateTime.Now.ToString("mm:ss"));
            mr.WaitOne();
            Console.WriteLine("收到信号，主线程继续执行" + DateTime.Now.ToString("mm:ss"));
            Console.ReadKey();
        }

        static void Run()
        {
            //模拟长时间任务
            Thread.Sleep(3000);
            Console.WriteLine("辅助线程长时间任务完成！" + DateTime.Now.ToString("mm:ss"));
            mr.Set();
        }
    }
}

　　在思维上，这个东西可以有两种用法，一种是让主线程等待辅助线程，一种是辅助线程等待主线程。
　　但无论怎么用，都是让一个线程等待或唤醒另外一个线程。

　　Reset方法调用示例

using System;
using System.Threading;

namespace ConsoleApp1
{
    class Program
    {
        //一开始设置为false,当遇到WaitOne()时，需要Set()才能继续执行
        static ManualResetEvent mr = new ManualResetEvent(false);

        public static void Main()
        {
            Thread t = new Thread(Run);
            Console.WriteLine("开始" + DateTime.Now.ToString("mm:ss"));
            t.Start();
            mr.WaitOne();
            Console.WriteLine("第一次等待完成!" + DateTime.Now.ToString("mm:ss"));
            mr.Reset();     //重置后，又能WaitOne()啦
            mr.WaitOne(3000);
            Console.WriteLine("第二次等待完成!" + DateTime.Now.ToString("mm:ss"));
            Console.ReadKey();
        }

        static void Run()
        {
            mr.Set();
            Thread.Sleep(2000);
            mr.Set();
        }
    }
}

如果以上代码不使用Reset，则直接输出第二次等待完成，而不会等待2秒。

2、AutoResetEvent类
　　AutoResetEvent与ManualResetEvent的区别在于AutoResetEvent 的WaitOne会改变信号量的值为false，让其等待阻塞。
　　比如说初始信号量为True，如果WaitOne超时信号量将自动变为False，而ManualResetEvent则不会。
　　第二个区别：
　　◆ ManualResetEvent：每次可以唤醒一个或多个线程
　　◆ AutoResetEvent：每次只能唤醒一个线程

using System;
using System.Threading;

namespace ConsoleApp1
{
    class Program
    {
        static AutoResetEvent ar = new AutoResetEvent(true);
        public static void Main()
        {
            Thread t = new Thread(Run);
            t.Start();

            bool state = ar.WaitOne(1000);
            Console.WriteLine("当前的信号量状态:{0}", state);

            state = ar.WaitOne(1000);
            Console.WriteLine("再次WaitOne后现在的状态是:{0}", state);

            state = ar.WaitOne(1000);
            Console.WriteLine("再次WaitOne后现在的状态是:{0}", state);

            Console.ReadKey();
        }

        static void Run()
        {
            Console.WriteLine("当前时间" + DateTime.Now.ToString("mm:ss"));
        }
    }
}

　　AutoResetEvent 允许线程通过发信号互相通信。通常，此通信涉及线程需要独占访问的资源。
　　线程通过调用 AutoResetEvent 上的 WaitOne 来等待信号。如果 AutoResetEvent 处于非终止状态，则该线程阻塞，并等待当前控制资源的线程，通过调用 Set 发出资源可用的信号。调用 Set 向 AutoResetEvent 发信号以释放等待线程。AutoResetEvent 将保持终止状态，直到一个正在等待的线程被释放，然后自动返回非终止状态。如果没有任何线程在等待，则状态将无限期地保持为终止状态。可以通过将一个布尔值传递给构造函数来控制 AutoResetEvent 的初始状态，如果初始状态为终止状态，则为 true；否则为 false。
　　通俗的来讲只有等myResetEven.Set()成功运行后,myResetEven.WaitOne()才能够获得运行机会;Set是发信号，WaitOne是等待信号，只有发了信号，等待的才会执行。如果不发的话，WaitOne后面的程序就永远不会执行。下面我们来举一个例子：我去书店买书，当我选中一本书后我会去收费处付钱，
付好钱后再去仓库取书。这个顺序不能颠倒，我作为主线程，收费处和仓库做两个辅助线程，代码如下：

using System;
using System.Threading;

namespace ConsoleApp1
{
    class TestAutoReseEvent
    {
        static AutoResetEvent BuyBookEvent = new AutoResetEvent(false);
        static AutoResetEvent PayMoneyEvent = new AutoResetEvent(false);
        static AutoResetEvent GetBookEvent = new AutoResetEvent(false);
        static int number = 10;

        public static void Run()
        {
            Thread buyBookThread = new Thread(new ThreadStart(BuyBookProc));
            buyBookThread.Name = "买书线程";
            Thread payMoneyThread = new Thread(new ThreadStart(PayMoneyProc));
            payMoneyThread.Name = "付钱线程";
            Thread getBookThread = new Thread(new ThreadStart(GetBookProc));
            getBookThread.Name = "取书线程";

            buyBookThread.Start();
            payMoneyThread.Start();
            getBookThread.Start();

            buyBookThread.Join();
            payMoneyThread.Join();
            getBookThread.Join();

        }

        static void BuyBookProc()
        {
            while (number > 0)
            {
                Console.WriteLine("{0}：数量{1}", Thread.CurrentThread.Name, number);
                PayMoneyEvent.Set();
                BuyBookEvent.WaitOne();
                Console.WriteLine("------------------------------------------");
                number--;
            }
        }

        static void PayMoneyProc()
        {
            while (number > 0)
            {
                PayMoneyEvent.WaitOne();
                Console.WriteLine("{0}：数量{1}", Thread.CurrentThread.Name, number);
                GetBookEvent.Set();
            }
        }

        static void GetBookProc()
        {
            while (number > 0)
            {
                GetBookEvent.WaitOne();
                Console.WriteLine("{0}：数量{1}", Thread.CurrentThread.Name, number);
                BuyBookEvent.Set();
            }
        }
    }
}

namespace ConsoleApp1
{
    class Program
    {
        public static void Main()
        {
            TestAutoReseEvent.Run();
        }
    }
}

3、ManualResetEventSlim类
　　ManualResetEventSlim是ManualResetEvent的混合版本,一直保持大门敞开直到手工调用Reset方法，
　　Set() 相当于打开了大门从而允许准备好的线程接收信号并继续工作
　　Reset() 相当于关闭了大门 此时已经准备好执行的信号量 则只能等到下次大门开启时才能够执行

using System;
using System.Threading;

namespace ConsoleApp1
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            var t1 = new Thread(() => TravelThroughGates("Thread 1", 5));
            var t2 = new Thread(() => TravelThroughGates("Thread 2", 6));
            var t3 = new Thread(() => TravelThroughGates("Thread 3", 12));
            t1.Start();
            t2.Start();
            t3.Start();
            Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(6));
            Console.WriteLine("The gates are now open!");
            _mainEvent.Set();
            Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(2));
            _mainEvent.Reset();
            Console.WriteLine("The gates have been closed!");
            Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(10));
            Console.WriteLine("The gates are now open for the second time!");
            _mainEvent.Set();
            Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(2));
            Console.WriteLine("The gates have been closed!");
            _mainEvent.Reset();
        }

        static void TravelThroughGates(string threadName, int seconds)
        {
            Console.WriteLine("{0} falls to sleep {1}", threadName, seconds);
            Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(seconds));
            Console.WriteLine("{0} waits for the gates to open!", threadName);
            _mainEvent.Wait();
            Console.WriteLine("{0} enters the gates!", threadName);
        }
        /// <summary>
        /// ManualResetEventSlim是ManualResetEvent的混合版本,一直保持大门敞开直到手工调用Reset方法，
        /// _mainEvent.Set 相当于打开了大门从而允许准备好的线程接收信号并继续工作
        /// _mainEvent.Reset 相当于关闭了大门 此时已经准备好执行的信号量 则只能等到下次大门开启时才能够执行
        /// </summary>
        static ManualResetEventSlim _mainEvent = new ManualResetEventSlim(false);
    }
}