多线程-信号量

 定义

在C#中，存在多种类型的信号量或同步机制来控制对共享资源的访问。这些信号量通常用于多线程编程，以确保资源在并发访问时的正确性和一致性。以下是一些主要的信号量及其描述：

1. AutoResetEvent：
   • 当线程调用WaitOne方法时，它会阻塞，直到另一个线程调用Set方法。
   • 一旦Set方法被调用，等待的线程中的一个（如果有的话）将被释放，并且AutoResetEvent会自动重置为未发信号状态，等待下一次的Set调用。
2. ManualResetEvent：
   • 与AutoResetEvent类似，但ManualResetEvent在Set方法被调用后不会自动重置。
   • 它需要手动调用Reset方法才能回到未发信号状态。
3. CountdownEvent：
   • 这是一个反向计数的信号量。
   • 在创建对象时设置一个初始值，每当线程调用Signal方法时，计数器就会减一。
   • 当计数器归零时，所有等待的线程都会被释放。
4. EventWaitHandle：
   • 这是一个更通用的等待句柄，可以配置为自动重置或手动重置。
   • 它实际上结合了AutoResetEvent和ManualResetEvent的功能。
5. Semaphore 和 SemaphoreSlim：
   • 信号量是一种计数的互斥锁定。
   • 它们定义了允许同时访问受保护的资源的线程数。
   • Semaphore类可以命名，允许在不同进程之间同步。
   • SemaphoreSlim是Semaphore的轻量级版本，对较短等待时间进行了优化

ManualResetEvent的用法

1. 初始化：
   • 创建一个ManualResetEvent实例，并设置其初始状态。通常，初始状态可以设置为false（表示事件尚未发生）或true（表示事件已经发生）。例如：ManualResetEvent mre = new ManualResetEvent(false);
2. 等待事件：
   • 在需要等待事件发生的线程中，调用WaitOne()方法。如果ManualResetEvent的状态为false，该方法会阻塞当前线程，直到状态变为true。例如：mre.WaitOne();
3. 发出事件：
   • 当某个条件满足或某个事件发生时，通过调用Set()方法来通知等待的线程。这会将ManualResetEvent的状态设置为true，从而允许在WaitOne()处阻塞的线程继续执行。例如：mre.Set();
4. 重置事件：
   • 如果需要重置ManualResetEvent的状态为false，可以调用Reset()方法。之后，线程在调用WaitOne()时会再次阻塞。例如：mre.Reset();
5. 多线程通知：
   • 一个重要的特性是，一次Set()调用可以释放所有在WaitOne()上阻塞的线程，这使得ManualResetEvent非常适合用于广播式通知场景。

AutoResetEvent的用法

1. 初始化：
   • 创建一个AutoResetEvent实例，并设置其初始状态，通常设置为false。例如：AutoResetEvent autoEvent = new AutoResetEvent(false);
2. 等待事件：
   • 在需要等待事件发生的线程中，调用WaitOne()方法。如果AutoResetEvent的状态为false，线程会在此处阻塞。例如：autoEvent.WaitOne();
3. 发出事件：
   • 当需要通知等待的线程时，调用Set()方法。这会将AutoResetEvent的状态设置为true，并唤醒一个等待的线程（如果有的话）。状态随后会自动重置为false。例如：autoEvent.Set();
4. 单线程通知：
   • 与ManualResetEvent不同，AutoResetEvent在唤醒一个线程后会自动将状态重置为false。这意味着每次Set()调用只会唤醒一个线程，使其适合用于一对一的通知场景。 

Semaphore的用法

Semaphore 是一种同步原语，用于控制对共享资源的访问。它允许多个线程同时访问资源，但限制同时访问的最大线程数。这非常适合于控制对有限资源的并发访问，例如数据库连接池或文件句柄。

Semaphore 类位于 System.Threading 命名空间中，其构造函数通常接受两个参数：初始可用资源和最大可用资源。这两个值可以是相同的，也可以不同，具体取决于你的使用场景。

CountdownEvent的用法

CountdownEvent 实例化是需要传入一个int 类型作为InitialCount初始值，CountdownEvent信号量的释放很特别，只有当Countdown类的实例的CurrentCount等于0时才会释放我们的信号量，Signal()方法每次调用都会使得CurrentCount进行-1操作。Reset（）方法会重置为实例化对象时传递的参数值，也可以Reset(100)对我们的InitialCount重新赋值。

代码

demo

public class XHLDemo
{
//一次set释放一个等待的线程
public AutoResetEvent autoResetEvent = new AutoResetEvent(false);
//一次set释放所有等待的线程
public ManualResetEvent manualResetEvent = new ManualResetEvent(false);
//每次调用Signal会减去对应的值，当Count=0时，释放信号量，也会释放所有等待的线程
public CountdownEvent countdownEvent=new CountdownEvent(3);
//参数：初始化空闲线程数，允许同时最大线程数
public Semaphore Semaphore=new Semaphore(1, 1);

public void TestSemaphore()
{
Task.Run(() => { SemaphoreEvent(); });
Task.Run(() => { SemaphoreEvent(); });
Task.Run(() => { SemaphoreEvent(); });
Task.Run(() => { SemaphoreEvent(); });
Task.Run(() => { SemaphoreEvent(); });
Task.Run(() => { SemaphoreEvent(); });

Thread.Sleep(5000);

}
public void SemaphoreEvent()
{
Semaphore.WaitOne();
Thread.Sleep(1000);
Console.WriteLine("触发 SemaphoreEvent");
Semaphore.Release();
}

public void TestCountdownEvent()
{
Task.Run(() => { CountdownEvent(); });
Task.Run(() => { CountdownEvent(); });
Thread.Sleep(1000);
Console.WriteLine("释放 CountdownEvent 信号量");
countdownEvent.Signal(3);
}

public void CountdownEvent()
{
countdownEvent.Wait();
Console.WriteLine("触发 CountdownEvent");
countdownEvent.Reset();
}
public void TestManualResetEvent()
{
Task.Run(() => { ManualResetEvent(); });
Task.Run(() => { ManualResetEvent(); });
Thread.Sleep(1000);
Console.WriteLine("释放 ManualResetEvent 信号量");
manualResetEvent.Set();
}
public void ManualResetEvent()
{
manualResetEvent.WaitOne();//等待
Console.WriteLine("触发 ManualResetEvent");
manualResetEvent.Reset();//重置信号量
}
public void TestAutoResetEvent()
{
Task.Run(() => { AutoResetEvent(); });
Task.Run(() => { AutoResetEvent(); });
Thread.Sleep(1000);
Console.WriteLine("释放 AutoResetEvent 信号量");
autoResetEvent.Set();
}
public void AutoResetEvent()
{
autoResetEvent.WaitOne();
Console.WriteLine("触发 AutoResetEvent");
autoResetEvent.Reset();
}
}

 调用

XHLDemo xHL =new XHLDemo();
xHL.TestSemaphore();
xHL.TestManualResetEvent();
xHL.TestAutoResetEvent();
xHL.TestCountdownEvent();