一文帶你了解.Net信號量

本文主要講解.Net基於Semaphore帶大家了解信號量

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信號量舉例

大家去銀行去銀行取錢，互斥鎖管理的時一個櫃台是否正在處理業務，而信號量管理的是整個櫃台是否正在處理業務，每當有一個櫃台處理完成之后，A大堂經理則進行叫號喊下一位進行處理業務，B大堂經理則對進來的客戶進行接待，當櫃台全部都在辦理業務時，新來的辦理業務者則需要進行等待

信號量的基礎概念

信號量是一個具有特殊用途的線程同步對象，相比互斥鎖只有兩個狀態(未被獲取/已被獲取)，信號量內部使用一個數值記錄可用的數量，每個線程可以通過增加和減少數量兩個操作進行同步。當執行減少數量操作時，如果減少的數量大於現有的數量，則線程需要進入等待狀態，知道其他線程執行增加數量操作后數量不少於減少的數量為止。

信號量和互斥鎖的區別

互斥鎖釋放鎖的線程必須是獲取鎖的線程，而信號量增加數量和減少數量可以是不通

操作系統的區別

• windows系統中信號量對象從CreateSemaphoreEx函數創建，減少數量是通過WaitForMultipObjectsEx函數，增加數量時通過ReleaseSemaphoehanshu, 由於接口限制，減少數量時只能減少1，而增加數量則可以使用自定義數量。
• linux系統中有Net Core的內部結構模擬實現。
• 和System.Threading.Mutex一樣，Semaphore可以進行使用參數命名來控制跨進程使用(注意，只支持window平台，其他平台使用會拋出異常)

代碼事例

 public class Program
    {
        //第一個參數代表初始數量，第二個參數代表最大數量,第三個參數代表跨進程名稱（本文未演示）
        private static readonly Semaphore _sema = new(0, 10);

        /// <summary>
        /// 執行函數
        /// </summary>
        /// <param name="args"></param>
        public static void Main(string[] args)
        {
            for (var i = 0; i < 6; ++i)
            {
                var thread = new Thread(Work);
                thread.Start();
            }
            while (true)
            {
                //執行增加數量，增加值為5
                _sema.Release(5);
                Thread.Sleep(1000 * 10);
            }
        }

        public static void Work()
        {
            while (true)
            {
                //執行減少操作，減少值為1
                _sema.WaitOne();
                Console.WriteLine($"當前時間為：{DateTime.Now:yyyy-MM-dd HH:mm:ss:fff}");
                Console.WriteLine($"當前線程Id為:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
                Console.WriteLine("************************");
            }
        }
    }

輕量信號量

輕量信號量不支持跨進程使用，如果不需要使用跨進程，可以使用SemaphoreSlim來代替Semaphore

public class SemaphoreSlimDemo
    {
        private static readonly SemaphoreSlim _semaphoreSlim = new(0, 10);

        public static void Wrok()
        {
            while (true)
            {
                _semaphoreSlim.Wait();
                System.Console.WriteLine("do work");
            }
        }

        /// <summary>
        ///  執行函數
        /// </summary>
        public static void Run()
        {
            for (var i = 0; i < 6; i++)
            {
                var thread = new Thread(Wrok)
                {
                    IsBackground = true
                };
                thread.Start();
            }
            while (true)
            {
                _semaphoreSlim.Release(2);
                Thread.Sleep(1000);
            }
        }
    }

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本文基於.Net Core底層入門總結內容

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