• 多线程编程中的EventWaitHandler


    首先如果读者是.Net多线程编程的老手,就不用看这篇文章了,这篇文章主要是阐述EventWaitHandler的一些基本原理和用法。  

    在.NET的System.Threading命名空间中有一个名叫WaitHandler的类,这是一个抽象类(abstract),我们无法手动去创建它,但是WaitHandler有三个子类,这三个子类分别是:System.Threading.EventWaitHandle,System.Threading.Mutex,System.Threading.Semaphore,这三个类都是非Abstract的,可以由开发者来创建和使用,其中本文主要讨论的是其中的System.Threading.EventWaitHandle类。

    EventWaitHandle类的用途是可以调用其WaitOne方法来阻塞线程的运行,直到得到一个信号(该信号由EventWaitHandle类的Set方法发出),然后释放线程让其不再阻塞继续运行。

    EventWaitHandle类拥有两种状态,终止状态非终止状态

    • 在终止状态下,被WaitOne阻塞的线程会逐个得到释放,所以当EventWaitHandle始终处于终止状态时,调用其WaitOne方法无法起到阻塞线程的作用,因为线程被其WaitOne方法阻塞后,会立即被释放掉。
    • 在非终止状态下,被WaitOne阻塞的线程会继续被阻塞,如果一个线程在EventWaitHandle对象处于非终止状态时调用了其WaitOne函数,该线程会立即被阻塞。

    需要注意的是终止状态和非终止状态之间,是可以相互转换的。调用EventWaitHandle对象的Set方法既可以将EventWaitHandle对象设置为终止状态,调用EventWaitHandle对象的Reset方法既可以将EventWaitHandle对象设置为非终止状态。

    此外,EventWaitHandle类还拥有两种模式,AutoResetManualReset 模式:

    • 在AutoReset模式下,当EventWaitHandle对象被置为终止状态时,释放一个被WaitOne阻塞的线程后,EventWaitHandle对象会马上被设置为非终止状态,这个过程就等同于一个被WaitOne阻塞的线程被释放后,自动调用了EventWaitHandle的Reset方法,将EventWaitHandle对象自动从终止状态置回了非终止状态,所以这种模式叫AutoReset模式。所以如果有若干线程被EventWaitHandle对象的WaitOne方法阻塞了,每调用一次EventWaitHandle对象的Set方法将EventWaitHandle对象置为终止状态后,只能释放一个被阻塞的线程,然后EventWaitHandle对象又会被置为非终止状态。如果EventWaitHandle对象的Set方法之后又被调用了一次,剩下那些被阻塞的线程中,又会有一个线程被释放。所以如果有8个被WaitOne方法阻塞的线程,那么需要调用次EventWaitHandle对象的Set方法8次,才能让所有线程都得到释放。需要注意的一点就是MSDN中有提到:如果两次EventWaitHandle对象的Set方法调用非常接近,以至于当第一次调用Set方法后,被阻塞的线程还没有来得及释放,第二次Set调用又开始了,那么这两次Set方法的调用只会让一个被阻塞的线程被释放,也就是说如果两次Set方法的调用过于接近,那么就相当于只调用了一次。原因就是因为由于两次Set调用过于接近,当第一次Set调用后,其释放的线程还没有完全被释放,即EventWaitHandle对象还没有被置回非终止状态,第二次Set调用又开始了,又要求EventWaitHandle对象变成终止状态去释放剩余的阻塞线程,但是问题是现在EventWaitHandle对象本来就处于终止状态,并且第一次Set调用后的那个被释放的线程还没有被完全释放,所以现在不能去释放剩余的阻塞线程。之后待第一次Set调用后的那个被释放线程完全释放后,由于EventWaitHandle对象处于AutoReset模式,所以现在EventWaitHandle对象才会被置回非终止状态,那么就相当于第二次Set调用就白白浪费了一次机会去将EventWaitHandle对象置为终止状态去释放剩余的阻塞线程。
    • 在ManualReset模式下,当EventWaitHandle对象被置为终止状态时,释放一个被WaitOne阻塞的线程后,其状态不会改变,仍然处于终止状态,所以当ManualReset模式下EventWaitHandle对象处于终止状态时,会连续释放所有被WaitOne方法阻塞的线程,直到手动调用其Reset方法将其置回非终止状态。所以这种模式叫ManualReset模式。

    使用EventWaitHandle类的构造函数可以设置EventWaitHandle对象的模式和初始状态,以下是EventWaitHandle类的其中一个构造函数:

    public EventWaitHandle
    (
        bool initialState,
        EventResetMode mode
    )
    • 第一个参数initialState为true时,表示EventWaitHandle对象的初始状态为终止状态,反之false表示EventWaitHandle对象的初始状态为非终止状态。
    • 第二个参数EventResetMode mode为EventResetMode.AutoReset时,表示EventWaitHandle对象处于AutoReset模式,当第二个参数为EventResetMode.ManualReset时,表示EventWaitHandle对象处于ManualReset模式。

    需要注意的是,当EventWaitHandle对象的初始状态为终止状态,模式为AutoReset时,第一个被EventWaitHandle对象的WaitOne方法阻塞的线程会立即被释放,然后EventWaitHandle对象被置为非终止状态,如果后面还有线程被EventWaitHandle对象的WaitOne方法阻塞,就只有等到EventWaitHandle对象的Set方法调用,才能被释放了。原因我就不多说了,如果你还不明白请回去看上面对EventWaitHandle的终止状态和AutoReset模式的阐述。

     

    下面是EventWaitHandle类的一个综合示例:

    using System;
    using System.Threading;
    using System.Collections.Generic;
    using System.Linq;
    using System.Text;

    namespace EventWaitHandleDemo
    {
        class Program
        {
            static EventWaitHandle eHandle;

            static void UnblockDemo()
            {
                Console.WriteLine("测试EventWaitHandle的初始终止状态");
                eHandle = new EventWaitHandle(true, EventResetMode.AutoReset);//eHandle初始为终止状态,模式为AutoReset
                eHandle.WaitOne();//由于EventWaitHandle对象eHandle初始状态为终止状态,所以这里第一次调用WaitOne时阻塞被立即释放,又由于eHandle为AutoReset模式,所以之后eHandle会被置为非终止状态
                Console.WriteLine("线程未被阻塞");
                eHandle.WaitOne();//由于此时eHandle已经为非终止状态,所以此时调用WaitOne线程会被阻塞
                Console.WriteLine("线程被阻塞");
            }

            static void BlockDemo()
            {
                Console.WriteLine("测试EventWaitHandle的初始非终止状态");
                eHandle = new EventWaitHandle(false, EventResetMode.AutoReset);//eHandle初始为非终止状态,模式为AutoReset
                eHandle.WaitOne();//由于EventWaitHandle对象eHandle初始状态为非终止状态,所以这里第一次调用WaitOne时,线程就被组塞了
                Console.WriteLine("线程被阻塞");
            }

            static void AutoResetDemo()
            {
                Console.WriteLine("测试EventWaitHandle的AutoReset模式");
                eHandle = new EventWaitHandle(false, EventResetMode.AutoReset);//eHandle初始为非终止状态,模式为AutoReset
                ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback((object o) =>
                {
                    //启动另一个线程,每隔3秒钟调用一次eHandle.Set方法,为主线程释放一次阻塞,一共释放3次
                    for (int i = 0; i < 3; i++)
                    {
                        Thread.Sleep(3000);
                        eHandle.Set();//由于eHandle处于AutoReset模式,所以每次使用Set将eHandle置为终止状态后,待被WaitOne阻塞的线程被释放后,eHandle又会被自动置回非终止状态
                    }
                }), null);

                eHandle.WaitOne();//线程第一次被WaitOne阻塞
                Console.WriteLine("第一次WaitOne调用阻塞已被释放,3秒后第二次WaitOne调用的阻塞会被释放");
                eHandle.WaitOne();//线程第二次被WaitOne阻塞
                Console.WriteLine("第二次WaitOne调用阻塞已被释放,3秒后第三次WaitOne调用的阻塞会被释放");
                eHandle.WaitOne();//线程第三次被WaitOne阻塞
                Console.WriteLine("第三次WaitOne调用阻塞已被释放,所有WaitOne调用的阻塞都已被释放");
            }

            static void ManualResetDemo()
            {
                Console.WriteLine("测试EventWaitHandle的ManualReset模式");
                eHandle = new EventWaitHandle(false, EventResetMode.ManualReset);//eHandle初始为非终止状态,模式为ManualReset
                ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback((object o) =>
                {
                    //启动另一线程,3秒后调用一次eHandle.Set方法,为主线程释放WaitOne阻塞
                    Thread.Sleep(3000);
                    eHandle.Set();//由于eHandle处于ManualReset模式,所以一旦使用Set将eHandle置为终止状态后,在eHandle的Reset被调用前eHandle会一直处于终止状态,在eHandle调用Reset前,所有被WaitOne阻塞的线程会立即得到释放
                }), null);

                eHandle.WaitOne();//线程第一次被WaitOne阻塞
                Console.WriteLine("第一次WaitOne调用阻塞已被释放,第二次WaitOne调用的阻塞会被立即释放");
                eHandle.WaitOne();//线程第二次被WaitOne阻塞
                Console.WriteLine("第二次WaitOne调用阻塞已被释放,第三次WaitOne调用的阻塞会被立即释放");
                eHandle.WaitOne();//线程第三次被WaitOne阻塞
                Console.WriteLine("第三次WaitOne调用阻塞已被释放,所有WaitOne调用的阻塞都已被释放");

                eHandle.Reset();//调用eHandle的Reset方法,将eHandle手动置回非终止状态,之后再调用WaitOne方法就会被阻塞了
                eHandle.WaitOne();//线程第四次被WaitOne阻塞
                Console.WriteLine("第四次WaitOne调用阻塞已被释放");
            }

            static void Main(string[] args)
            {
                Console.Write("你想测试哪一个方法1=UnblockDemo,2=BlockDemo,3=AutoResetDemo,4=ManualResetDemo:");
                switch (Console.ReadLine())
                {
                    case "1":
                        UnblockDemo();
                        break;
                    case "2":
                        BlockDemo();
                        break;
                    case "3":
                        AutoResetDemo();
                        break;
                    case "4":
                        ManualResetDemo();
                        break;
                    default:
                        break;
                }
            }
        }
    }

    最后要提一下,那就是EventWaitHandle类还有两个子类: System.Threading.AutoResetEvent类 和 System.Threading.ManualResetEvent类:

    AutoResetEvent类和EventWaitHandle类处于AutoReset模式时类似

    ManualResetEvent类和EventWaitHandle类处于ManualReset模式时类似

    这两个类和EventWaitHandle类的用法几乎相同,所以这里就不多说了。

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