建议72:在线程同步中使用信号量
所谓线程同步,就是多个线程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。我们可以简单地理解为在CLR中,值类型是不能被锁定的,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,又分为两类: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。
本建议主要讨论信号同步。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)、Semaphore以及Mutex。见类图6-3。
图6-3 同步功能类的类图
EventWaitHandle(子类为AutoResetEvent、ManualResetEvent)、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。不过我们仍需简单地区分这三个类的类型。
EventWaitHandle维护一个由内核产生的布尔类型对象(称为“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类型有两个子类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会阻塞;如果其值大于0,则解除阻塞,同时,每解除一个线程阻塞,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。
使用信号机制提供线程同步的一个简单例子如下所示:
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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,另一个按钮负责给刚开启的那个线程发送信号。现在详细解释其中发生的事情。
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都将被阻滞。所谓等待,就是在线程中应用:
autoResetEvent.WaitOne(); |