线程的信号机制

摘自：http://www.cnblogs.com/willick/p/4177977.html  仅供参考学习

有时候你需要一个线程在接收到某个信号时，才开始执行，否则处于等待状态，这是一种基于信号的事件机制。.NET框架提供一个ManualResetEvent类来处理这类事件，它的 WaiOne 实例方法可使当前线程一直处于等待状态，直到接收到某个信号。它的Set方法用于打开发送信号。下面是一个信号机制的使用示例：

 //线程的信号机制
            #region
            var signal = new ManualResetEvent(false);
            DateTime beginTime = DateTime.Now;
            new Thread(() => {
                Console.WriteLine("waiting for signal...");
                signal.WaitOne();
                signal.Dispose();
                Console.WriteLine("Got signal");
            }).Start();
            Thread.Sleep(2000);
            TimeSpan ts = (DateTime.Now - beginTime);
            Console.WriteLine("已消耗啦"+ts.TotalMilliseconds);
            signal.Set();

            Console.ReadKey();
            #endregion

效果：

waiting for signal...
已消耗啦2003.1145
Got signal

当执行Set方法后，信号保持打开状态，可通过Reset方法将其关闭，若不再需要，通过Dispose将其释放。如果预期的等待时间很短，可以用ManualResetEventSlim代替ManualResetEvent，前者在等待时间较短时性能更好。信号机制非常有用，后面的日志案例会用到它。

 线程池中的线程

线程池中的线程是有CLR来管理的，在下面的2中条件下，线程池能起到最好的效用：

*任务运行的时候比较短（<250ms），这样CLR可以充分调配现有的空闲线程来处理该任务；

*大量时间处于等待（或阻塞）的任务不去支配线程池的线程。

// 方式1：Task.Run，.NET Framework 4.5 才有
Task.Run (() => Console.WriteLine ("Hello from the thread pool"));

// 方式2：ThreadPool.QueueUserWorkItem
ThreadPool.QueueUserWorkItem (t => Console.WriteLine ("Hello from the thread pool"));

 案例：支持并发的异步日志组件

基于上面的知识，我们可以实现应用程序的并发写日志日志功能。在应用程序中，写日志是常见的功能，简单分析一下该功能的需求：

1. 在后台异步执行，和其它线程互不影响。
   根据上文线程池的两个最优使用条件，由写日志线程会长时间处于阻塞（或运行等待）状态，所以它不适合使用线程池。即不能使用Task.Run，而最好使用new Thread。
   
   
2. 支持并发，即多个任务（分布在不同线程上）可同时调用写日志功能，但需保证线程安全。
   支持并发，必然要用到锁，但要完全保证线程安全，那就要想办法避免“死锁”。只要我们把“上锁”的操作始终由同一个线程来做即可避免“死锁”问题，但这样的话，并发请求的任务只能放在队列中由该线程依次执行（因为是后台执行，无需即时响应用户，所以可以这么做）。
   
   
3. 单个实例，单个线程。
   任何地方调用写日志功能都调用的是同一个Logger实例（显然不能每次写日志都新建一个实例），即需使用单例模式。不管有多少任务调用写日志功能，都必须始终使用同一个线程来处理这些写日志操作，以保证不占用过多的线程资源和避免新建线程带来的延迟。

   

 public class Logger
    {
        /*
         * 1.需要一个用来存放写日志任务的队列
         * 2.需要有一个信号机制来标识是否有新的任务要执行
         * 3.当有新的写日志任务时，将该任务加入到队列中，并发出信号
         * 4.用一个方法来处理队列中的任务，当接受新任务信号时，就依次调用队列中的任务
         * 5.lock对象要实现对入栈和出栈的锁操作，保证出栈的时候不会有入栈的操作
         */
        private Queue<Action> queue;
        private ManualResetEvent switchSignal;
        private Thread loggingThread;
        private static readonly Logger log = new Logger();
        public static Logger GetIntence()
        {
            return log;
        }
        private Logger()
        {
            queue = new Queue<Action>();
            switchSignal = new ManualResetEvent(false);
            loggingThread = new Thread(ReceiveInfo);
            loggingThread.IsBackground = true;
            loggingThread.Start();
        }
        private void ReceiveInfo()
        {
            switchSignal.WaitOne();
            switchSignal.Reset();

            Thread.Sleep(100);
            Queue<Action> oldQueue;
            lock (queue)
            { 
                oldQueue = new Queue<Action>(queue);
                queue.Clear();
            }
            foreach (var action in oldQueue)
            {
                action();
            }
        }
        //任务添加
        public void WriteLog(string content)
        {
            lock (queue)//存在线程安全问题，可能发生阻塞。
            {
                queue.Enqueue(() => File.AppendAllText("log.txt", content));
            }
            switchSignal.Set();
        }
        public static void BeginLog(string content)
        {
            Task.Factory.StartNew(() => GetIntence().WriteLog(content));//4.0  不支持task.run();
        }
    }

 static void Main(string[] args)
        {
            Thread t1 = new Thread(Working);
            t1.Name = "Thread1";
            Thread t2 = new Thread(Working);
            t2.Name = "Thread2";
            Thread t3 = new Thread(Working);
            t3.Name = "Thread3";

            // 依次启动3个线程。
            t1.Start();
            t2.Start();
            t3.Start();

            Console.ReadKey();
        }

        // 每个线程都同时在工作
        static void Working()
        {
            // 模拟1000次写日志操作
            for (int i = 0; i < 1000; i++)
            {
                //  异步写文件
                Logger.BeginLog(Thread.CurrentThread.Name + " writes a log: " + i + ", on " + DateTime.Now.ToString() + "
");
            }
        }
    }

通过这个示例，目的是让大家掌握线程和并发在开发中的基本应用和要注意的问题。

遗憾的是这个Logger类并不完美，而且存在线程安全问题（代码中用红色字体标出），虽然实际环境概率很小。可能上面代码多次运行都很难看到有异常发生（我多次运行未发生异常），但同时再添加几个线程可能就会有问题了。