上一節主要介紹了使用鎖進行同步,本節主要介紹使用信號量進行同步
EventWaitHandle主要用於實現信號燈機制。信號燈主要用於通知等待的線程。主要有兩種實現:AutoResetEvent和ManualResetEvent。
AutoResetEvent從字面上理解是一個自動重置的時間。舉個例子,假設有很多人等在門外,AutoResetEvent更像一個十字旋轉門,每一次只允許一個人進入,進入之後門仍然是關閉狀態。
下面的例子演示了使用方式:
using System; using System.Threading; class BasicWaitHandle { static EventWaitHandle _waitHandle = new AutoResetEvent(false); static void Main() { for (int i = 0; i < 3; i++) new Thread(Waiter).Start(); for (int i = 0; i < 3; i++) { Thread.Sleep(1000); // Pause for a second... Console.WriteLine("通知下一個線程進入"); _waitHandle.Set(); // Wake up the Waiter. } Console.ReadLine(); } static void Waiter() { var threadId = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId; Console.WriteLine("線程 {0} 正在等待", threadId); _waitHandle.WaitOne(); // 等待通知 Console.WriteLine("線程 {0} 得到通知,可以進入", threadId); } }
某些情況下,如果你連續的多次使用Set方法通知工作線程,這個時候工作線程可能還沒有准備好接收信號,這樣的話後面的幾次Set通知可能會沒有效果。這種情況下,你需要讓主線程得到工作線程接收信息的通知再開始發送信息。你可能需要通過兩個信號燈實現這個功能。
示例代碼:
using System; using System.Threading; class TwoWaySignaling { static EventWaitHandle _ready = new AutoResetEvent(false); static EventWaitHandle _go = new AutoResetEvent(false); static readonly object _locker = new object(); static string _message; static void Main() { new Thread(Work).Start(); _ready.WaitOne(); // 在工作線程准備接收信息之前需要一直等待 lock (_locker) _message = "床前明月光"; _go.Set(); // 通知工作線程開始工作 _ready.WaitOne(); lock (_locker) _message = "疑是地上霜"; _go.Set(); _ready.WaitOne(); lock (_locker) _message = "結束"; // 告訴工作線程退出 _go.Set(); Console.ReadLine(); } static void Work() { while (true) { _ready.Set(); // 表示當前線程已經准備接收信號 _go.WaitOne(); // 工作線程等待通知 lock (_locker) { if (_message == "結束") return; // 優雅的退出~-~ Console.WriteLine(_message); } } } }
生產消費隊列是多線程編程裡常見的的需求,他的主要思路是:
示例代碼:
using System; using System.Threading; using System.Collections.Generic; class ProducerConsumerQueue : IDisposable { EventWaitHandle _wh = new AutoResetEvent (false); Thread _worker; readonly object _locker = new object(); Queue<string> _tasks = new Queue<string>(); public ProducerConsumerQueue() { _worker = new Thread (Work); _worker.Start(); } public void EnqueueTask (string task) { lock (_locker) _tasks.Enqueue (task); _wh.Set(); } public void Dispose() { EnqueueTask (null); // Signal the consumer to exit. _worker.Join(); // Wait for the consumer's thread to finish. _wh.Close(); // Release any OS resources. } void Work() { while (true) { string task = null; lock (_locker) if (_tasks.Count > 0) { task = _tasks.Dequeue(); if (task == null) return; } if (task != null) { Console.WriteLine ("Performing task: " + task); Thread.Sleep (1000); // simulate work... } else _wh.WaitOne(); // No more tasks - wait for a signal } } }
為了保證線程安全,我們使用lock來保護Queue<string>集合。我們也顯示的關閉了WaitHandle。
在.NET 4.0中,一個新的類BlockingCollection實現了類似生產者消費者隊列的功能。
ManualResetEvent從字面上看是一個需要手動關閉的事件。舉個例子:假設有很多人等在門外,它像是一個普通的門,門開啟之後,所有等在門外的人都可以進來,當你關閉門之後,不再允許外面的人進來。
示例代碼:
using System; using System.Threading; class BasicWaitHandle { static EventWaitHandle _waitHandle = new ManualResetEvent(false); static void Main() { for (int i = 0; i < 3; i++) new Thread(Waiter).Start(); Thread.Sleep(1000); // Pause for a second... Console.WriteLine("門已打開,線程進入"); _waitHandle.Set(); // Wake up the Waiter. new Thread(Waiter).Start(); Thread.Sleep(2000); _waitHandle.Reset(); Console.WriteLine("門已關閉,線程阻塞"); new Thread(Waiter).Start(); Console.ReadLine(); } static void Waiter() { var threadId = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId; Console.WriteLine("線程 {0} 正在等待", threadId); _waitHandle.WaitOne(); // 等待通知 Console.WriteLine("線程 {0} 得到通知,可以進入", threadId); } }
ManualResetEvent可以在當前線程喚醒所有等待的線程,這一應用非常重要。
CountdownEvent的使用和ManualEvent正好相反,是多個線程共同喚醒一個線程。
示例代碼:
using System; using System.Threading; class CountDownTest { static CountdownEvent _countdown = new CountdownEvent(3); static void Main() { new Thread(SaySomething).Start("I am thread 1"); new Thread(SaySomething).Start("I am thread 2"); new Thread(SaySomething).Start("I am thread 3"); _countdown.Wait(); // 當前線程被阻塞,直到收到 _countdown發送的三次信號 Console.WriteLine("All threads have finished speaking!"); Console.ReadLine(); } static void SaySomething(object thing) { Thread.Sleep(1000); Console.WriteLine(thing); _countdown.Signal(); } }
EventWaitHandle的構造方法允許創建一個命名的EventWaitHandle,來實現跨進程的信號量操作。名字只是一個簡單的字符串,只要保證不會跟其它進程的鎖沖突即可。
示例代碼:
EventWaitHandle wh = new EventWaitHandle(false, EventResetMode.AutoReset, "MyCompany.MyApp.SomeName");
如果兩個進程運行這段代碼,信號量會作用於兩個進程內所有的線程。
本節介紹了使用信號進行線程同步,下一節介紹非阻塞同步。