信号量 <第六篇>

一、ManualResetEvent

      该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；

    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();
        }
    }

　　输出结果如下：

　　

　　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

    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);
            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();
        }
    }

　　输出如下：

　　

 　　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。

二、AutoResetEvent

　　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；

    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"));
        }
    }

　　输出如下：

　　

　　假如要用ManualResetEvent实现上面同样的效果，Run方法就不用手动Reset()了，AutoResetEvent保证后续每个WaitOne()都有效：

    static void Run()
    {
        //线程开始执行时待命，收到信号才动身
        mr.WaitOne();//我想让辅助线程暂停3秒
        mr.WaitOne(3000);//我想让辅助线程暂停,10后由主线程再次唤醒
        mr.WaitOne();
    }

　　少了手动Reset()代码。

　　2014-11-13

　　Workflow 4.5用的就是这个东西，因为对信号量这个东西不熟，可算吃了大亏。

三、Semaphore

　　用于控制线程的访问数量，默认的构造函数为initialCount和maximumCount，表示默认设置的信号量个数和最大信号量个数。当你WaitOne的时候，信号量自减，当Release的时候，信号量自增，然而当信号量为0的时候，后续的线程就不能拿到WaitOne了，所以必须等待先前的线程通过Release来释放。

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Thread t1 = new Thread(Run1);
            t1.Start();
            Thread t2 = new Thread(Run2);
            t2.Start();
            Thread t3 = new Thread(Run3);
            t3.Start();
            Console.ReadKey();
        }

        //初始可以授予2个线程信号，因为第3个要等待前面的Release才能得到信号
        static Semaphore sem = new Semaphore(2, 10);

        static void Run1()
        {
            sem.WaitOne();
            Console.WriteLine("大家好，我是Run1;" + DateTime.Now.ToString("mm:ss"));

            //两秒后
            Thread.Sleep(2000);
            sem.Release();
        }

        static void Run2()
        {
            sem.WaitOne();
            Console.WriteLine("大家好，我是Run2;" + DateTime.Now.ToString("mm:ss"));

            //两秒后
            Thread.Sleep(2000);
            sem.Release();
        }

        static void Run3()
        {
            sem.WaitOne();
            Console.WriteLine("大家好，我是Run3;" + DateTime.Now.ToString("mm:ss"));

            //两秒后
            Thread.Sleep(2000);
            sem.Release();
        }
    }

　　输出：

　　

　　在以上的方法中Release()方法相当于自增一个信号量，Release(5)自增5个信号量。但是，Release()到构造函数的第二个参数maximumCount的值就不能再自增了。

　　命名Semaphore可用于进程级交互。

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {

            Thread t1 = new Thread(Run1);
            t1.Start();

            Thread t2 = new Thread(Run2);
            t2.Start();

            Console.Read();
        }
        
        //初始可以授予2个线程信号，因为第3个要等待前面的Release才能得到信号
        static Semaphore sem = new Semaphore(3, 10, "命名Semaphore");

        static void Run1()
        {
            sem.WaitOne();

            Console.WriteLine("进程：" +Process.GetCurrentProcess().Id + "  我是Run1" + DateTime.Now.TimeOfDay);
        }

        static void Run2()
        {
            sem.WaitOne();

            Console.WriteLine("进程：" + Process.GetCurrentProcess().Id + "  我是Run2" + DateTime.Now.TimeOfDay);
        }
    }

　　输出如下：

　　

　　这个东西是跨进程的，如何测试，直接运行两次bin目录的exe文件，就能发现最多只能输出3个。

四、综合示例(线程、事件、信号量)

　　要搞清楚线程、信号量、事件这三者的关系。实际上3个东西并无具体联系，各自有各自的作用，但是配合起来使用，威力无穷。

　　下面用一个例子，结合事件、信号量、线程来实现如下功能：

1. 主线程启动辅助线程执行一个长时间任务；
2. 辅助线程完成时，触发完成事件()，调用委托，让主线程继续执行；

namespace ConsoleApplication3
{
    class Program
    {
        static AutoResetEvent ar = new AutoResetEvent(true);
        static void MyEventHandler(object sender, EventArgs e)
        {
            ar.Set();
        }

        static void Main(string[] args)
        {
            LongTimeWork LTW = new LongTimeWork();
            LTW.Completed += MyEventHandler;
            Thread t = new Thread(LTW.MyLongTimeWork);
            t.Start();
            //继续忙我的
            Thread.Sleep(2000);
            //等待辅助线程完成
            ar.WaitOne();
            Console.WriteLine("主线程完成!");
            Console.ReadKey();
        }
    }

    public class LongTimeWork
    {
        //定义一个事件
        public event EventHandler Completed;

        public void MyLongTimeWork()
        {
            Thread.Sleep(1000);
            Console.WriteLine("辅助线程长时间任务完成!");
            //当辅助线程完成时，触发已完成事件
            if (Completed != null)
            {
                Completed(this, new EventArgs());
            }
        }
    }
}

　　输出如下：

　　

　　以上虽然短短几十行代码，但是我却开发了两年多.Net之后才能够领悟。其主要作用是什么，以上达到了线程控制的目的，当我们开发一个核心模块时(LongTimeWork)，仅仅暴露出一个事件(Completed)，调用的人配合上信号量(AutoResetEvent)，就能够随意调用你的核心模块。这也是WF4的调用方式。