关于C#中AutoResetEvent和ManualResetEvent的一点学习心得

C#中的AutoResetEvent和ManualResetEvent用于实现线程同步。其基本工作原理是多个线程持有同一个XXXResetEvent，在这个XXXResetEvent未被set前，各线程都在WaitOne()除挂起；在这个XXXResetEvent被set后，所有被挂起的线程中有一个（AutoResetEvent的情况下）或全部（ManualResetEvent的情况下）恢复执行。

AutoResetEvent与ManualResetEvent的差别在于某个线程在WaitOne()被挂起后重新获得执行权时，是否自动reset这个事件(Event)，前者是自动reset的，后者不是。所以从这个角度上也可以解释上段提到的“在这个XXXResetEvent被set后，所有被挂起的线程中有一个（AutoResetEvent的情况下）或全部（ManualResetEvent的情况下）恢复执行”——因为前者一旦被某个线程获取后，立即自动reset这个事件(Event)，所以其他持有前者的线程之后WaitOne()时又被挂起；而后者被某个获取后，不会自动reset这个事件(Event)，所以后续持有后者的线程在WaitOne()时不会被挂起。

namespace AutoResetEvent_Examples {
    class MyMainClass {
        /*
         * 构造方法的参数设置成false后，表示创建一个没有被set的AutoResetEvent
         * 这就导致所有持有这个AutoResetEvent的线程都会在WaitOne()处挂起
         * 此时如果挂起的线程数比较多，那么你看一下自己的内存使用量……。
         * 如果将参数设置成true，表示创建一个被set的AutoResetEvent
         * 持有这个AutoResetEvent的线程们会竞争这个Event
         * 此时，在其他条件满足的情况下
         * 至少会有一个线程得到执行
         * 而不是因得不到Event而导致所有线程都得不到执行
        */
        static AutoResetEvent myResetEvent = new AutoResetEvent(false);
        static int _Count = 0;
        static void Main() {
            Thread myThread = null;
            for(int i = 0;i < 100;i++) {
                myThread = new Thread(new ThreadStart(MyThreadProc));
                myThread.Name = "Thread" + i;
                myThread.Start();
            }
            myResetEvent.Set();
            Console.Read();
        }
        static void MyThreadProc() {
            myResetEvent.WaitOne();
            _Count++;
            Console.WriteLine("In thread:{0},label={1}.",Thread.CurrentThread.Name,_Count);

            myResetEvent.Set();
        }
    }
}

namespace ManualResetEvent_Examples {
    class MyMainClass {
        /*
         * 构造方法的参数设置成false后，表示创建一个没有被set的ManualResetEvent
         * 这就导致所有持有这个ManualResetEvent的线程都会在WaitOne()处挂起
         * 此时如果挂起的线程数比较多，那么你看一下自己的内存使用量……。
         * 如果将参数设置成true，表示创建一个被set的ManualResetEvent
         * 持有这个ManualResetEvent的线程们在其他条件满足的情况下
         * 会同时得到执行（注意，是同时得到执行！所以本例中的_Count的结果一般是不正确的^_^）
         * 而不是因得不到Event而导致所有线程都得不到执行
        */
        static ManualResetEvent myResetEvent = new ManualResetEvent(false);
        static int _Count = 0;
        static void Main() {
            Thread myThread = null;
            for(int i = 0;i < 1000;i++) {
                myThread = new Thread(new ThreadStart(MyThreadProc));
                myThread.Name = "Thread" + i;
                myThread.Start();
            }
            myResetEvent.Set();
            Console.Read();
        }
        static void MyThreadProc() {
            myResetEvent.WaitOne();
            _Count++;
            /*
             * 在new ManualResetEvent(false);的情况下
             * 下面的输出结果可能比较诡异：多个线程都输出label=1000！
             * 一种可能的原因是多个线程在各自执行到_Count++后，被挂起
             * 随后打印的_Count值就不是本线程中刚刚修改过的_Count值了。
             */
            Console.WriteLine("In thread:{0},_Count={1}.",Thread.CurrentThread.Name,_Count);
        }
    }
}

set是让事件(Event)发生，而reset是让事件(Event)复位或者说忽略已经的事件(Event)。WaitOne是等待事件(Event)的发生，之后继续向下执行，否则一直等待。

在构造AutoResetEvent和ManualResetEvent的时候，它们的构造方法里需要一个参数initState，中文版MSDN（2005和2008）上的解释是“若要将初始状态设置为终止，则为 true；若要将初始状态设置为非终止，则为false。”，我看了一个下午，没弄明白，而看一下英文版后大概就明白了“A value that you set totrueto set the initial state of the specified event to signaled. Set this value tofalseto set the initial state of the event to nonsignaled.”（参见：http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ee432364.aspx），大体意思是说这个参数决定是否在构造这个Event的时候就设置它为“发生”状态（signaled），如果是，则设置为true，也就是说持有这个Event的一个或多个线程在一开始就可以执行，而不需要挂起，至少是不会全部挂起（持有AutoResetEvent的一个或多个线程在任意时刻至多有一个线程在执行；持有ManualResetEvent的一个或多个线程会同时执行），否则为false（持有AutoResetEvent和ManualResetEvent的所有线程都将挂起，因为事件(Event)没有被set，即事件没有发生）。

另外稍微提一下，我在做多线程测试的时候，发现在线程数少的情况下，即使多个线程不做任何同步，如果对一个公共变量进行非互斥式修改时，不会至少很难出现不一致的情况，比如开100个线程，这个线程不做任何同步就分别给一个公共变量执行加1操作，那么结果在绝绝绝大部分的情况下是100！所以，我最后就下了狠心，把线程数增加到1000个，这个时候才出现问题，但问题也不是想象得那么严重——结果在991-1000之间！

再有，MSDN上对Monitor的Wait和Pulse两个方法用法的举例会导致死锁，一种死锁的执行顺序是：

1、线程tSecond在SecondThread()中执行到while(Monitor.Wait(m_smplQueue,1000))后，释放m_smplQueue的锁，线程tSecond挂起；

2、线程tFirst在FirstThread()中执行到Monitor.Wait(m_smplQueue)之前耗费的时间超过1000毫秒，此时线程tSecond退出，线程tFirst挂起，并且从此以后不会被恢复！

可以使用如下改动过的代码验证：

public void FirstThread() {
            int counter = 0;
            lock(m_smplQueue) {
                Console.WriteLine("11");
                while(counter < MAX_LOOP_TIME) {
                    //Wait, if the queue is busy.
                    Console.WriteLine("12");
                    Monitor.Wait(m_smplQueue);
                    Console.WriteLine("13");
                    //Push one element.
                    m_smplQueue.Enqueue(counter);
                    Console.WriteLine("14");
                    //Release the waiting thread.
                    Monitor.Pulse(m_smplQueue);
                    Console.WriteLine("15");
                    counter++;
                    Console.WriteLine("16");
                }
            }
        }
        public void SecondThread() {
            lock(m_smplQueue) {
                Console.WriteLine("21");
                //Release the waiting thread.
                Monitor.Pulse(m_smplQueue);
                Console.WriteLine("22");
                //Wait in the loop, while the queue is busy.
                //Exit on the time-out when the first thread stops.
                while(Monitor.Wait(m_smplQueue,1000)) {
                    Console.WriteLine("23");
                    //Pop the first element.
                    int counter = (int) m_smplQueue.Dequeue();
                    Console.WriteLine("24");
                    //Print the first element.
                    Console.WriteLine(counter.ToString());
                    Console.WriteLine("25");
                    //Release the waiting thread.
                    Monitor.Pulse(m_smplQueue);
                    Console.WriteLine("26");
                }
                Console.WriteLine("27");
            }
        }