改善C#程序的建议6:在线程同步中使用信号量
所谓线程同步,就是多个线程之间在某个对象上执行等待(也可理解为锁定该对象),直到该对象被解除锁定。C#中对象的类型分为引用类型和值类型。CLR在这两种类型上的等待是不一样的。我们可以简单的理解为在CLR中,值类型是不能被锁定的,也即:不能在一个值类型对象上执行等待。而在引用类型上的等待机制,则分为两类:锁定和信号同步。
锁定,使用关键字lock和类型Monitor。两者没有实质区别,前者其实是后者的语法糖。这是最常用的同步技术;
本建议我们讨论的是信号同步。信号同步机制中涉及的类型都继承自抽象类WaitHandle,这些类型有EventWaitHandle(类型化为AutoResetEvent、ManualResetEvent)和Semaphore以及Mutex。见类图6-3:
图 同步功能类类图
EventWaitHandle(子类为AutoResetEvent、ManualResetEvent)和Semaphore以及Mutex都继承自WaitHandle,所以它们底层的原理是一致的,维护的都是一个系统内核句柄。不过我们仍需简单的区分下这三类类型。
EventWaitHandle,维护一个由内核产生的布尔类型对象(我们称之为“阻滞状态”),如果其值为false,那么在它上面等待的线程就阻塞。可以调用类型的Set方法将其值设置为true,解除阻塞。EventWaitHandle类型的两个子类AutoResetEvent和ManualResetEvent,它们的区别并不大,本建议接下来会针对它们阐述如何正确使用信号量。
Semaphore,维护一个由内核产生的整型变量,如果其值为0,则在它上面等待的线程就阻塞,其值大于0,就解除阻塞,同时,每解除阻塞一个线程,其值就减1。
EventWaitHandle和Semaphore提供的都是单应用程序域内的线程同步功能,Mutex则不同,它为我们提供了跨应用程序域阻塞和解除阻塞线程的能力。
1:使用信号机制提供线程同步的一个简单的例子使用信号机制提供线程同步的一个简单的例子如下:
AutoResetEvent autoResetEvent = new AutoResetEvent(false);
private void buttonStartAThread_Click(object sender, EventArgs e)
{
Thread tWork = new Thread(() =>
{
label1.Text = "线程启动..." + Environment.NewLine;
label1.Text += "开始处理一些实际的工作" + Environment.NewLine;
//省略工作代码
label1.Text += "我开始等待别的线程给我信号,才愿意继续下去" + Environment.NewLine;
autoResetEvent.WaitOne();
label1.Text += "我继续做一些工作,然后结束了!";
//省略工作代码
});
tWork.IsBackground = true;
tWork.Start();
}
private void buttonSet_Click(object sender, EventArgs e)
{
//给在autoResetEvent上等待的线程一个信号
autoResetEvent.Set();
}这是一个简单的Winform窗体程序,其中一个按钮负责开启一个新的线程,还有一个按钮负责给刚开启的那个线程发送信号。现在详细解释这里面发生的事情。
AutoResetEvent autoResetEvent = new AutoResetEvent(false);这段代码创建了一个同步类型对象autoResetEvent,它设置自己的默认阻滞状态是false。这意味着任何在它上面进行等待的线程将会被阻滞。所谓进行等待,就是在线程中应用:
autoResetEvent.WaitOne();这说明tWork开始在autoResetEvent上等待任何其它地方给它的信号。信号来了,则tWork开始继续工作,否则就一直等着(即阻滞)。接下来我们看到在主线程中(本例中即UI线程,它相对线程tWork来说,就是一个“另外的线程”):
autoResetEvent.Set();主线程通过上面这句代码负责向在autoResetEvent上等待的线程tWork上下文发送信号,即将tWork的阻滞状态设置为true。tWork接收到这个信号,开始继续工作。
这个例子相当简单,但是已经完整说明了信号机制的工作原理。
2:AutoResetEvent和ManualResetEvent的区别AutoResetEvent和ManualResetEvent有这样的区别:前者在发送信号完毕后(即调用Set方法),自动将自己的阻滞状态设置为false,而后者需要进行手动设定。可以通过一个例子来说明这种区别:
AutoResetEvent autoResetEvent = new AutoResetEvent(false);
private void buttonStartAThread_Click(object sender, EventArgs e)
{
StartThread1();
StartThread2();
}
private补充:软件开发 , C# ,