多線程：線程同步之WaitHandle

一、引言

在前面的文章中，我們是使用“鎖”的方式實現了線程間的通信，這種通信方式比較笨重。除了鎖之外，.NET中還提供了一些線程間更自由通訊的工具，他們提供了通過“信號”進行通訊的機制，通俗的比喻為“開門”、“關門”：Set()開門、Reset()關門、WaitOne()等着。

二、WaitHandle

WaitHandle位於System.Threading命名空間下，是用來封裝等待對共享資源進行獨占訪問的操作系統特定的對象。WaitHandle是一個抽象類，我們一般不直接使用，而是使用它的派生類：

1. AutoResetEvent。
2. EventWaitHandle。
3. ManualResetEvent。
4. Mutex。
5. Semaphore。

1、AutoResetEvent

 AutoResetEvent表示線程同步事件在一個等待線程釋放后收到信號時自動重置。此類不能被繼承。

是一個自動阻塞，WaitOne()方法阻塞程序執行，Set()方法釋放信息。當釋放后阻塞的代碼繼續執行。但下一次執行還需要等待信號。

通俗來說，WaitOne()是關門，Set()是開門。但開門之后，執行完又自動關門，還需要開門。可以知道超時時間：

// 設置超時時間為2秒，如果2秒后沒有信號程序繼續執行
are.WaitOne(2000);

看下面的一個例子：

using System;
using System.Threading;

namespace AutoResetEventDemo
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            // 通過構造函數創建，默認是關門
            AutoResetEvent are = new AutoResetEvent(false);
            Thread t1 = new Thread(() => {
                while (true)
                {
                    Console.WriteLine("開始等着開門");
                    // 執行完WaitOne之后自動關門
                    are.WaitOne();
                    Console.WriteLine("又關門了");
                }
            });
            // 啟動線程
            t1.Start();
            Console.WriteLine("按任意鍵開門");
            Console.ReadKey();
            //開門
            are.Set();

            Console.WriteLine("按任意鍵開門");
            Console.ReadKey();
            //開門
            are.Set();

            Console.WriteLine("按任意鍵開門");
            Console.ReadKey();
            //開門
            are.Set();

            Console.ReadKey();
        }
    }
}

程序輸出結果：

舉一個形象點的例子，AutoResetEvent相當於火車或者地鐵的閘機口，過了一個以后自動關門。

2、ManualResetEvent

Manual表示手動的。看下面的代碼：

using System;
using System.Threading;

namespace ManualResetEventDemo
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            // 通過構造函數初始化
            // false表示“初始狀態為關門”,設置為true則表示初始狀態為開門
            ManualResetEvent mre = new ManualResetEvent(false);

            // 創建一個線程
            Thread t1 = new Thread(() => 
            {
                // 因為初始化的狀態為關門
                Console.WriteLine("開始等着開門");
                // 調用等着開門的方法，只有開門以后才會執行下面的代碼
                mre.WaitOne();
                // 開門之后才會執行這句代碼
                Console.WriteLine("終於開門了");
            });

            // 啟動線程
            t1.Start();

            Console.WriteLine("按任意鍵開門");
            Console.ReadLine();
            // 調用開門的方法
            mre.Set();

            Console.ReadKey();

        }
    }
}

運行程序，什么也不輸入，看一下輸出結果：

我們隨意輸入，再看運行結果：

怎么關門呢？關門也需要我們手動的調用：

using System;
using System.Threading;

namespace ManualResetEventDemo
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            // 通過構造函數初始化
            // false表示“初始狀態為關門”,設置為true則表示初始狀態為開門
            ManualResetEvent mre = new ManualResetEvent(false);

            // 創建一個線程
            Thread t1 = new Thread(() => 
            {
                // 因為初始化的狀態為關門
                Console.WriteLine("開始等着開門");
                // 調用等着開門的方法，只有開門以后才會執行下面的代碼
                mre.WaitOne();
                // 開門之后才會執行這句代碼
                Console.WriteLine("終於開門了");
            });

            // 啟動線程
            t1.Start();

            Console.WriteLine("按任意鍵開門");
            Console.ReadLine();
            // 調用開門的方法
            mre.Set();
            // 休眠3秒
            Thread.Sleep(3000);
            // 關門
            mre.Reset();
            Console.WriteLine("關門了");

            Console.ReadKey();

        }
    }
}

程序輸出結果：

WaitOne()方法還可以設置等待超時時間，超過了等待時間就不會再等了。如果不設置等待超時時間，那么就會一直等下去。看下面代碼：

using System;
using System.Threading;

namespace ManualResetEventDemo
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            // 通過構造函數初始化
            // false表示“初始狀態為關門”,設置為true則表示初始狀態為開門
            ManualResetEvent mre = new ManualResetEvent(false);

            //// 創建一個線程
            //Thread t1 = new Thread(() => 
            //{
            //    // 因為初始化的狀態為關門
            //    Console.WriteLine("開始等着開門");
            //    // 調用等着開門的方法，只有開門以后才會執行下面的代碼
            //    mre.WaitOne();
            //    // 開門之后才會執行這句代碼
            //    Console.WriteLine("終於開門了");
            //});

            // 創建一個線程
            Thread t1 = new Thread(() =>
            {
                // 因為初始化的狀態為關門
                Console.WriteLine("開始等着開門");
                // 設置超時等待時間為5秒鍾
                if(mre.WaitOne(5000))
                {
                    // 開門之后才會執行這句代碼
                    Console.WriteLine("終於開門了");
                }
                else
                {
                    // 等待超時
                    Console.WriteLine("過了5秒鍾了還沒開門");
                }
                
            });

            // 啟動線程
            t1.Start();

            Console.WriteLine("按任意鍵開門");
            Console.ReadLine();
            // 調用開門的方法
            mre.Set();
            // 休眠3秒
            Thread.Sleep(3000);
            // 關門
            mre.Reset();
            Console.WriteLine("關門了");

            Console.ReadKey();

        }
    }
}

運行程序，什么也不輸入，看運行結果：

 

WaitHandle.WaitAll(WaitHandle[] waitHandles)用來等待所有信號都變為“開門狀態”，WaitHandle.WaitAny(WaitHandle[] waitHandles) 用來等待任意一個信號都變為“開門狀態”。

ManualResetEvent是一旦設定Set()后就一直開門，除非調用Reset()方法關門。

舉一個形象點的例子，ManualResetEvent就相當於是學校的大門，只要開門以后大家都可以進入，除非主動關門（等於執行了Reset()方法）。