上一節主要介紹了使用鎖進行同步，本節主要介紹使用信號量進行同步
使用EventWaitHandle信號量進行同步
EventWaitHandle主要用於實現信號燈機制。信號燈主要用於通知等待的線程。主要有兩種實現：AutoResetEvent和ManualResetEvent。
AutoResetEvent
AutoResetEvent從字面上理解是一個自動重置的時間。舉個例子，假設有很多人等在門外，AutoResetEvent更像一個十字旋轉門，每一次只允許一個人進入，進入之后門仍然是關閉狀態。
下面的例子演示了使用方式：
using System;
using System.Threading;
class BasicWaitHandle
{
static EventWaitHandle _waitHandle = new AutoResetEvent(false);
static void Main()
{
for (int i = 0; i < 3; i++)
new Thread(Waiter).Start();
for (int i = 0; i < 3; i++)
{
Thread.Sleep(1000); // Pause for a second...
Console.WriteLine("通知下一個線程進入");
_waitHandle.Set(); // Wake up the Waiter.
}
Console.ReadLine();
}
static void Waiter()
{
var threadId = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId;
Console.WriteLine("線程 {0} 正在等待", threadId);
_waitHandle.WaitOne(); // 等待通知
Console.WriteLine("線程 {0} 得到通知，可以進入", threadId);
}
}
雙向信號燈
某些情況下，如果你連續的多次使用Set方法通知工作線程，這個時候工作線程可能還沒有准備好接收信號，這樣的話后面的幾次Set通知可能會沒有效果。這種情況下，你需要讓主線程得到工作線程接收信息的通知再開始發送信息。你可能需要通過兩個信號燈實現這個功能。
示例代碼：
using System;
using System.Threading;
class TwoWaySignaling
{
static EventWaitHandle _ready = new AutoResetEvent(false);
static EventWaitHandle _go = new AutoResetEvent(false);
static readonly object _locker = new object();
static string _message;
static void Main()
{
new Thread(Work).Start();
_ready.WaitOne(); // 在工作線程准備接收信息之前需要一直等待
lock (_locker) _message = "床前明月光";
_go.Set(); // 通知工作線程開始工作
_ready.WaitOne();
lock (_locker) _message = "疑是地上霜";
_go.Set();
_ready.WaitOne();
lock (_locker) _message = "結束"; // 告訴工作線程退出
_go.Set();
Console.ReadLine();
}
static void Work()
{
while (true)
{
_ready.Set(); // 表示當前線程已經准備接收信號
_go.WaitOne(); // 工作線程等待通知
lock (_locker)
{
if (_message == "結束") return; // 優雅的退出~-~
Console.WriteLine(_message);
}
}
}
}
生產消費隊列
生產消費隊列是多線程編程里常見的的需求，他的主要思路是：
- 一個隊列用來存放工作線程需要用到的數據
- 當新的任務加入隊列的時候，調用線程不需要等待工作結束
- 1個或多個工作線程在后台獲取隊列中數據信息
示例代碼：
using System;
using System.Threading;
using System.Collections.Generic;
class ProducerConsumerQueue : IDisposable
{
EventWaitHandle _wh = new AutoResetEvent (false);
Thread _worker;
readonly object _locker = new object();
Queue<string> _tasks = new Queue<string>();
public ProducerConsumerQueue()
{
_worker = new Thread (Work);
_worker.Start();
}
public void EnqueueTask (string task)
{
lock (_locker) _tasks.Enqueue (task);
_wh.Set();
}
public void Dispose()
{
EnqueueTask (null); // Signal the consumer to exit.
_worker.Join(); // Wait for the consumer's thread to finish.
_wh.Close(); // Release any OS resources.
}
void Work()
{
while (true)
{
string task = null;
lock (_locker)
if (_tasks.Count > 0)
{
task = _tasks.Dequeue();
if (task == null) return;
}
if (task != null)
{
Console.WriteLine ("Performing task: " + task);
Thread.Sleep (1000); // simulate work...
}
else
_wh.WaitOne(); // No more tasks - wait for a signal
}
}
}
為了保證線程安全，我們使用lock來保護Queue<string>集合。我們也顯示的關閉了WaitHandle。
在.NET 4.0中，一個新的類BlockingCollection實現了類似生產者消費者隊列的功能。
ManualResetEvent
ManualResetEvent從字面上看是一個需要手動關閉的事件。舉個例子：假設有很多人等在門外，它像是一個普通的門，門開啟之后，所有等在門外的人都可以進來，當你關閉門之后，不再允許外面的人進來。
示例代碼：
using System;
using System.Threading;
class BasicWaitHandle
{
static EventWaitHandle _waitHandle = new ManualResetEvent(false);
static void Main()
{
for (int i = 0; i < 3; i++)
new Thread(Waiter).Start();
Thread.Sleep(1000); // Pause for a second...
Console.WriteLine("門已打開，線程進入");
_waitHandle.Set(); // Wake up the Waiter.
new Thread(Waiter).Start();
Thread.Sleep(2000);
_waitHandle.Reset();
Console.WriteLine("門已關閉，線程阻塞");
new Thread(Waiter).Start();
Console.ReadLine();
}
static void Waiter()
{
var threadId = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId;
Console.WriteLine("線程 {0} 正在等待", threadId);
_waitHandle.WaitOne(); // 等待通知
Console.WriteLine("線程 {0} 得到通知，可以進入", threadId);
}
}
ManualResetEvent可以在當前線程喚醒所有等待的線程，這一應用非常重要。
CountdownEvent
CountdownEvent的使用和ManualEvent正好相反，是多個線程共同喚醒一個線程。
示例代碼：
using System;
using System.Threading;
class CountDownTest
{
static CountdownEvent _countdown = new CountdownEvent(3);
static void Main()
{
new Thread(SaySomething).Start("I am thread 1");
new Thread(SaySomething).Start("I am thread 2");
new Thread(SaySomething).Start("I am thread 3");
_countdown.Wait(); // 當前線程被阻塞，直到收到 _countdown發送的三次信號
Console.WriteLine("All threads have finished speaking!");
Console.ReadLine();
}
static void SaySomething(object thing)
{
Thread.Sleep(1000);
Console.WriteLine(thing);
_countdown.Signal();
}
}
創建跨進程的EventWaitHandle
EventWaitHandle的構造方法允許創建一個命名的EventWaitHandle，來實現跨進程的信號量操作。名字只是一個簡單的字符串，只要保證不會跟其它進程的鎖沖突即可。
示例代碼：
EventWaitHandle wh = new EventWaitHandle(false, EventResetMode.AutoReset, "MyCompany.MyApp.SomeName");
如果兩個進程運行這段代碼，信號量會作用於兩個進程內所有的線程。