、互斥對象——更加靈活的同步方式
有時候你會覺得上面介紹的方法好像不夠用，對，我們解決了代碼和資源的同步問題，解決了多線程自動化管理和定時觸發的問題，但是如何控制多個線程相互之間的聯系呢？例如我要到餐廳吃飯，在吃飯之前我先得等待廚師把飯菜做好，之後我開始吃飯，吃完我還得付款，付款方式可以是現金，也可以是信用卡，付款之後我才能離開。分析一下這個過程，我吃飯可以看作是主線程，廚師做飯又是一個線程，服務員用信用卡收款和收現金可以看作另外兩個線程，大家可以很清楚地看到其中的關系——我吃飯必須等待廚師做飯，然後等待兩個收款線程之中任意一個的完成，然後我吃飯這個線程可以執行離開這個步驟，於是我吃飯才算結束了。事實上，現實中有著比這更復雜的聯系，我們怎樣才能很好地控制它們而不產生沖突和重復呢？
這種情況下，我們需要用到互斥對象，即System.Threading命名空間中的Mutex類。大家一定坐過出租車吧，事實上我們可以把Mutex看作一個出租車，那麼乘客就是線程了，乘客首先得等車，然後上車，最後下車，當一個乘客在車上時，其他乘客就只有等他下車以後才可以上車。而線程與Mutex對象的關系也正是如此，線程使用Mutex.WaitOne()方法等待Mutex對象被釋放，如果它等待的Mutex對象被釋放了，它就自動擁有這個對象，直到它調用Mutex.ReleaseMutex()方法釋放這個對象，而在此期間，其他想要獲取這個Mutex對象的線程都只有等待。
下面這個例子使用了Mutex對象來同步四個線程，主線程等待四個線程的結束，而這四個線程的運行又是與兩個Mutex對象相關聯的。其中還用到AutoResetEvent類的對象，如同上面提到的ManualResetEvent對象一樣，大家可以把它簡單地理解為一個信號燈，使用AutoResetEvent.Set()方法可以設置它為有信號狀態，而使用AutoResetEvent.Reset()方法把它設置為無信號狀態。這裡用它的有信號狀態來表示一個線程的結束。
// Mutex.cs
using System;
using System.Threading;
public class MutexSample
{
static Mutex gM1;
static Mutex gM2;
const int ITERS = 100;
static AutoResetEvent Event1 = new AutoResetEvent(false);
static AutoResetEvent Event2 = new AutoResetEvent(false);
static AutoResetEvent Event3 = new AutoResetEvent(false);
static AutoResetEvent Event4 = new AutoResetEvent(false);
public static void Main(String[] args)
{
Console.WriteLine("Mutex Sample ...");
//創建一個Mutex對象，並且命名為MyMutex
gM1 = new Mutex(true,"MyMutex");
//創建一個未命名的Mutex 對象.
gM2 = new Mutex(true);
Console.WriteLine(" - Main Owns gM1 and gM2");
AutoResetEvent[] evs = new AutoResetEvent[4];
evs[0] = Event1; file://為後面的線程t1,t2,t3,t4定義AutoResetEvent對象
evs[1] = Event2;
evs[2] = Event3;
evs[3] = Event4;
MutexSample tm = new MutexSample( );
Thread t1 = new Thread(new ThreadStart(tm.t1Start));
Thread t2 = new Thread(new ThreadStart(tm.t2Start));
Thread t3 = new Thread(new ThreadStart(tm.t3Start));
Thread t4 = new Thread(new ThreadStart(tm.t4Start));
t1.Start( );// 使用Mutex.WaitAll()方法等待一個Mutex數組中的對象全部被釋放
t2.Start( );// 使用Mutex.WaitOne()方法等待gM1的釋放
t3.Start( );// 使用Mutex.WaitAny()方法等待一個Mutex數組中任意一個對象被釋放
t4.Start( );// 使用Mutex.WaitOne()方法等待gM2的釋放
Thread.Sleep(2000);
Console.WriteLine(" - Main releases gM1");
gM1.ReleaseMutex( ); file://線程t2,t3結束條件滿足
Thread.Sleep(1000);
Console.WriteLine(" - Main releases gM2");
gM2.ReleaseMutex( ); file://線程t1,t4結束條件滿足
//等待所有四個線程結束
WaitHandle.WaitAll(evs);
Console.WriteLine("... Mutex Sample");
Console.ReadLine();
}
public void t1Start( )
{
Console.WriteLine("t1Start started, Mutex.WaitAll(Mutex[])");
Mutex[] gMs = new Mutex[2];
gMs[0] = gM1;//創建一個Mutex數組作為Mutex.WaitAll()方法的參數
gMs[1] = gM2;
Mutex.WaitAll(gMs);//等待gM1和gM2都被釋放
Thread.Sleep(2000);
Console.WriteLine("t1Start finished, Mutex.WaitAll(Mutex[]) satisfIEd");
Event1.Set( ); file://線程結束，將Event1設置為有信號狀態
}
public void t2Start( )
{
Console.WriteLine("t2Start started, gM1.WaitOne( )");
gM1.WaitOne( );//等待gM1的釋放
Console.WriteLine("t2Start finished, gM1.WaitOne( ) satisfIEd");
Event2.Set( );//線程結束，將Event2設置為有信號狀態
}
public void t3Start( )
{
Console.WriteLine("t3Start started, Mutex.WaitAny(Mutex[])");
Mutex[] gMs = new Mutex[2];
gMs[0] = gM1;//創建一個Mutex數組作為Mutex.WaitAny()方法的參數
gMs[1] = gM2;
Mutex.WaitAny(gMs);//等待數組中任意一個Mutex對象被釋放
Console.WriteLine("t3Start finished, Mutex.WaitAny(Mutex[])");
Event3.Set( );//線程結束，將Event3設置為有信號狀態
}
public void t4Start( )
{
Console.WriteLine("t4Start started, gM2.WaitOne( )");
gM2.WaitOne( );//等待gM2被釋放
Console.WriteLine("t4Start finished, gM2.WaitOne( )");
Event4.Set( );//線程結束，將Event4設置為有信號狀態
}
}
下面是該程序的執行結果：
從執行結果可以很清楚地看到，線程t2,t3的運行是以gM1的釋放為條件的，而t4在gM2釋放後開始執行，t1則在gM1和gM2都被釋放了之後才執行。Main()函數最後，使用WaitHandle等待所有的AutoResetEvent對象的信號，這些對象的信號代表相應線程的結束。
六、小結
多線程程序設計是一個龐大的主題，而本文試圖在.Net Framework環境下，使用最新的C#語言來描述多線程程序的概貌。希望本文能有助於大家理解線程這種概念，理解多線程的用途，理解它的C#實現方法，理解線程將為我們帶來的好處和麻煩。C#是一種新的語言，因此它的線程機制也有許多獨特的地方，希望大家能通過本文清楚地看到這些，從而可以對線程進行更深入的理解和探索。
