C#多线程之线程同步篇2

　　在上一篇C#多线程之线程同步篇1中，我们主要学习了执行基本的原子操作、使用Mutex构造以及SemaphoreSlim构造，在这一篇中我们主要学习如何使用AutoResetEvent构造、ManualResetEventSlim构造和CountDownEvent构造。

四、使用AutoResetEvent构造

　　在这一小节中，我们将学习如何使用AutoResetEvent构造从一个线程向另一个线程发送通知。AutoResetEvent通知一个等待线程某个事件已经发生。具体步骤如下所示：

1、使用Visual Studio 2015创建一个新的控制台应用程序。

2、双击打开“Program.cs”文件，编写代码如下所示：

using System;
using System.Threading;
using static System.Console;
using static System.Threading.Thread;

namespace Recipe04
{
    class Program
    {
        private static AutoResetEvent workerEvent = new AutoResetEvent(false);
        private static AutoResetEvent mainEvent = new AutoResetEvent(false);

        static void Process(int seconds)
        {
            WriteLine("Starting a long running work...");
            Sleep(TimeSpan.FromSeconds(seconds));
            WriteLine("Work is done!");
            workerEvent.Set();
            WriteLine("Waiting for a main thread to complete its work");
            mainEvent.WaitOne();
            WriteLine("Starting second operation...");
            Sleep(TimeSpan.FromSeconds(seconds));
            WriteLine("Work is done!");
            workerEvent.Set();
        }

        static void Main(string[] args)
        {
            var t = new Thread(() => Process(10));
            t.Start();

            WriteLine("Waiting for another thread to complete work");
            workerEvent.WaitOne();
            WriteLine("First operation is completed!");
            WriteLine("Performing an operation on a main thread");
            Sleep(TimeSpan.FromSeconds(5));
            mainEvent.Set();
            WriteLine("Now running the second operation on a second thread");
            workerEvent.WaitOne();
            WriteLine("Second operation is completed!");
        }
    }
}

3、运行该控制台应用程序，运行效果（每次运行效果可能不同）如下图所示：

　　在第10~11行代码处，我们定义了两个AutoResetEvent实例：workerEvent和mainEvent。workerEvent用于从新建线程中向主线程发送通知，mainEvent用于从主线程向新建线程发送通知。在调用AutoResetEvent的构造方法的时候，我们给该构造方法的“initialState”参数传递了false值，指定AutoResetEvent实例的初始状态为“无信号状态”，这意味着调用AutoResetEvent实例的“WaitOne”方法的线程将会被阻塞，直到我们调用AutoResetEvent实例的“Set”方法之后，该线程才会继续执行。如果我们将AutoResetEvent类的构造方法的“initialState”参数值设置为true，则AutoResetEvent实例的初始状态为“信号状态”，那么第一个调用AutoResetEvent实例的“WaitOne”方法的线程将会被立即执行，然后AutoResetEvent实例的状态自动变为“无信号状态”，这个时候，当我们再次调用AutoResetEvent的“WaitOne”方法后，必须在另一个线程中调用AutoResetEvent的“Set”方法才能继续执行当前的线程。

　　在第29行代码处，我们创建了一个新的线程用于执行“Process”方法，并在第30行代码处启动线程。

　　在第33行代码处，我们调用AutoResetEvent实例workerEvent的“WaitOne”方法，导致主线程被阻塞，然而在我们在第29行代码处创建的线程中，我们调用了AutoResetEvent实例WorkerEvent的“Set”方法，因此，主线程得以继续执行。当执行到第20行代码处，我们在新建线程中调用了AutoResetEvent实例mainEvent的“WaitOne”方法，因此导致新建线程被阻塞，然而在主线程执行到第37行代码处，我们调用了AutoResetEvent实例mainEvent的“Set”方法，因此，新建线程得以继续执行。而主线程在执行到第39行代码处，主线程又被阻塞，而新建线程执行到第24行代码处，导致主线程得以继续执行，因此，主线程执行到第40行代码，控制台应用程序正常结束。

　　AutoResetEvent是kernel-time构造，因此，如果没有必要，我们建议使用下一节介绍的ManualResetEventslim来替代AutoResetEvent。

五、使用ManualResetEventSlim构造

　　在这一小节中，我们将学习如何使用ManualResetEventSlim构造在多个线程之间更加灵活地发送通知。具体步骤如下所示：

1、使用Visual Studio 2015创建一个新的控制台应用程序。

2、双击打开“Program.cs”文件，编写代码如下所示：

using System;
using System.Threading;
using static System.Console;
using static System.Threading.Thread;

namespace Recipe05
{
    class Program
    {
        private static ManualResetEventSlim mainEvent = new ManualResetEventSlim(false);

        static void TravelThroughGates(string threadName, int seconds)
        {
            WriteLine($"{threadName} falls to sleep");
            Sleep(TimeSpan.FromSeconds(seconds));
            WriteLine($"{threadName} waits for the gates to open!");
            mainEvent.Wait();
            WriteLine($"{threadName} enters the gates!");
        }
        
        static void Main(string[] args)
        {
            var t1 = new Thread(() => TravelThroughGates("Thread 1", 5));
            var t2 = new Thread(() => TravelThroughGates("Thread 2", 6));
            var t3 = new Thread(() => TravelThroughGates("Thread 3", 12));

            t1.Start();
            t2.Start();
            t3.Start();

            Sleep(TimeSpan.FromSeconds(6));
            WriteLine("The gates are now open!");
            mainEvent.Set();
            Sleep(TimeSpan.FromSeconds(2));
            mainEvent.Reset();
            WriteLine("The gates have been closed!");
            Sleep(TimeSpan.FromSeconds(10));
            WriteLine("The gates are now open for the second time!");
            mainEvent.Set();
            Sleep(TimeSpan.FromSeconds(2));
            WriteLine("The gates have been closed!");
            mainEvent.Reset();
        }
    }
}

3、运行该控制台应用程序，运行效果（每次运行效果可能不同）如下图所示：

　　在第10行代码处，我们定义了一个ManualResetEventSlim类型的实例mainEvent，并给它的构造方法的“initialState”参数传递了false值，表示该对象的初始状态为“无信号状态”。

　　在第23~25行代码处，我们创建了三个线程t1、t2和t3。这三个线程都用于执行“TraveThroughGates”方法，在该方法的内部，我们调用了ManualResetEventSlim实例mainEvent的“Wait”方法，以阻塞t1、t2和t3线程的执行。

　　在第31行代码处，我们让主线程阻塞6秒钟，在这六秒钟内，线程t1和t2都执行到第17行代码处，这个时候线程t1和t2都阻塞，并且等待mainEvent的“Set”方法被调用，以接收信号后继续执行。主线程阻塞6秒钟后，会执行第33行代码，执行完毕这行代码之后，线程t1和t2都会接收到通知，因此，线程t1和t2都会继续往下执行，从而都执行第18行代码，之后线程t1和t2执行完毕，结束。

　　由于线程t3在主线程执行到第33行代码处的时候，还在阻塞（因为执行了第15行代码）中，因此线程t3在主线程执行到第33行代码处的时候不受影响，继续阻塞。

　　当主线程执行到第34行代码处的时候，线程t3依然在阻塞状态中。在主线程执行了第35行代码之后，mainEvent被重置为“无信号状态”。当主线程执行到第37行代码处，主线程被阻塞10秒钟。在主线程被阻塞的10秒钟内，线程t3会执行到第17行代码处，从而t3线程被阻塞，等待通知的到来，才能继续执行。

　　当主线程阻塞10秒钟之后，会执行第39行代码，从而导致线程t3继续执行，因此会执行第18行代码，线程t3结束。

　　然后主线程阻塞2秒钟后，又将mainEvent重置为“无信号状态”，然后主线程结束。

六、使用CountdownEvent构造

　　在这一小节中，我们将学习如何使用CountdownEvent构造等待发送一定数量的通知后，才继续执行被阻塞的线程。学习步骤如下所示：

1、使用Visual Studio 2015创建一个新的控制台应用程序。

2、双击打开“Program.cs”文件，编写代码如下所示：

using System;
using System.Threading;
using static System.Console;
using static System.Threading.Thread;

namespace Recipe06
{
    class Program
    {
        private static CountdownEvent countdown = new CountdownEvent(2);

        static void PerformOperation(string message, int seconds)
        {
            Sleep(TimeSpan.FromSeconds(seconds));
            WriteLine(message);
            countdown.Signal();
        }

        static void Main(string[] args)
        {
            WriteLine("Starting two operations");
            var t1 = new Thread(() => PerformOperation("Operation 1 is completed", 4));
            var t2 = new Thread(() => PerformOperation("Operation 2 is completed", 8));

            t1.Start();
            t2.Start();
            countdown.Wait();
            WriteLine("Both operations have been completed.");
            countdown.Dispose();
        }
    }
}

3、运行该控制台应用程序，运行效果如下图所示：

　　在第10行代码处，我们创建了一个CountdownEvent的实例countdown，并给该构造方法的“initialCount”参数传递了数值2，表示我们希望等待2个通知发送完毕后，被阻塞的线程才能继续执行。

　　在第22~23行代码处，我们创建了两个新线程用于执行“PerformOperation”方法，在该方法中，我们调用了countdown的“Signal”方法，用于发送通知，并减小CountdownEvent的CurrentCount的值，当CurrentCount的值减少到0时，被阻塞的线程才能继续执行。

　　在第27行代码处，我们在主线程中调用了countdown的“Wait”方法，从而主线程被阻塞，直到接收到通知并且CurrentCount的值为0时，主线程才能继续执行。

　　注意，如果将第10行代码处的2修改为3，再次运行该程序，主线程会一直等待，不会结束，因为CurrentCount的值没有减少到0。