C#线程学习笔记六：线程同步--信号量和互斥体

    本笔记摘抄自：https://www.cnblogs.com/zhili/archive/2012/07/23/mutex_and_semaphore.html，记录一下学习过程以备后续查用。

    一、信号量（semaphore）

    信号量（semaphore）是由内核对象维护的int变量。当信号量为0时，在信号量上等待的线程会堵塞；信号量大于0时，就解除堵塞。当在一个信号量上等待

的线程解除堵塞时，内核自动会将信号量的计数减1。在.net下通过semaphore类来实现信号量同步。

    semaphore类限制可同时访问某一资源或资源池的线程数。线程通过调用 waitone方法将信号量减1，并通过调用release方法把信号量加1。

    先说下构造函数：

    public semaphore(int initialcount,int maximumcount);通过两个参数来设置信号的初始计数和最大计数。

    下面代码演示信号量同步的使用：

    class program
    {
        //共享资源
        public static int number = 0;
        //初始信号量计数为0，最大计数为10。
        public static semaphore semaphore = new semaphore(0, 10);

        static void main(string[] args)
        {
            #region 线程同步：使用信号量实现同步
            for (int i = 0; i < 10; i++)
            {
                thread thread = new thread(new parameterizedthreadstart(semaphoremethod));
                thread.start(i);
            }

            //每次增加2个信号量，即每次释放2个线程。
            for (int j = 0; j < 5; j++)
            {
                console.writeline("红灯转绿灯……");
                semaphore.release(2);
                thread.sleep(1000);
            }
            console.read();
            #endregion
        }

        /// <summary>
        /// semaphore方法
        /// </summary>
        public static void semaphoremethod(object parameter)
        {
            while ((int)parameter != number)
            {
                thread.sleep(100);
            }
            //信号量计数减1
            semaphore.waitone();
            console.writeline("the current value of number is:{0}", ++number);
        }
    }

    运行结果如下：

    与上一篇autoresetevent类似，信号量也可以实现跨进程间的线程同步。通过调用public semaphore(int initialcount,int maximumcount,string name);构造函数，

传入一个信号量名来实现此功能。

    下面代码演示跨进程间的线程同步：

    第一个进程代码：

    class program
    {
        //共享资源
        public static int number = 0;
              
        //初始信号量计数为0，最大计数为10。
        public static semaphore semaphore1 = new semaphore(0, 10, "semaphore1");
        public static semaphore semaphore2 = new semaphore(0, 10, "semaphore2");

        static void main(string[] args)
        {
            #region 线程同步：使用信号量实现跨进程之间的线程同步
            for (int i = 0; i < 10; i++)
            {
                thread thread = new thread(new parameterizedthreadstart(semaphore1method));
                thread.start(i);
            }

            //为了有时间去启动另外一个进程
            thread.sleep(15000);

            //每次增加2个信号量，即每次释放2个线程。
            for (int j = 0; j < 5; j++)
            {
                console.writeline("信号灯1红灯转绿灯……");
                semaphore1.release(2);
                console.writeline("信号灯2红灯转绿灯……");
                semaphore2.release(2);
                thread.sleep(1000);
            }
            console.read();
            #endregion
        }

        /// <summary>
        /// semaphore1方法
        /// </summary>
        public static void semaphore1method(object parameter)
        {
            while ((int)parameter != number)
            {
                thread.sleep(100);
            }
            //信号量计数减1
            semaphore1.waitone();
            console.writeline("semaphore1:the current value of number is:{0}", ++number);
        }
    }

    第二个进程代码：

    class program
    {
        //共享资源
        public static int number = 0;
        //创建对象
        public static semaphore semaphore2 = new semaphore(0, 10, "semaphore2");

        static void main(string[] args)
        {
            #region 通过信号量实现跨进程间的线程同步
            for (int i = 0; i < 10; i++)
            {
                thread thread = new thread(new parameterizedthreadstart(semaphore2method));
                thread.start(i);
            }
            console.read();
            #endregion
        }

        /// <summary>
        /// semaphore2方法
        /// </summary>
        public static void semaphore2method(object parameter)
        {
            while ((int)parameter != number)
            {
                thread.sleep(100);
            }
            //信号量计数减1
            semaphore2.waitone();
            console.writeline("semaphore2:the current value of number is:{0}", ++number);
        }
    }

    运行结果如下：

    从结果可以看出，第一个进程的semaphore2.release(2);信号发出后，第二个进程可以收到并释放线程。

    二、互斥体（mutex）

    mutex对象是一个同步基元，当某一个线程占用mutex对象时，其他也需要占用mutex的线程将处于挂起状态。

    下面代码演示互斥体同步的使用：

    class program
    {
        //共享资源
        public static int number = 0;
        //互斥体
        public static mutex mutex = new mutex();
        
        static void main(string[] args)
        {
             #region 线程同步：使用互斥体实现同步
            for (int i = 0; i < 10; i++)
            {
                thread thread = new thread(mutexmethod);
                thread.start();
            }

            console.read();
            #endregion
        }

        /// <summary>
        /// mutex方法
        /// </summary>
        public static void mutexmethod(object parameter)
        {
            mutex.waitone();
            thread.sleep(500);
            console.writeline("the current value of number is:{0}", ++number);
            mutex.releasemutex();
        }
    }

    运行结果如下：

    下面代码演示跨进程间的线程同步：

    第一个进程代码：

    class program
    {
        //共享资源
        public static int number = 0;
  
        //互斥体
        public static mutex mutex1 = new mutex(false, "mutex1");
        public static mutex mutex2 = new mutex(false, "mutex2");

        static void main(string[] args)
        {
            #region 线程同步：使用互斥体实现跨进程之间的线程同步
            mutex1.waitone();
            mutex2.waitone();
            for (int i = 0; i < 10; i++)
            {
                thread thread = new thread(new parameterizedthreadstart(mutex1method));
                thread.start(i);
            }

            //为了有时间去启动另外一个进程
            thread.sleep(15000);
            mutex1.releasemutex();
            mutex2.releasemutex();
            console.read();
            #endregion
        }

        /// <summary>
        /// mutex1方法
        /// </summary>
        public static void mutex1method(object parameter)
        {
            mutex1.waitone();
            thread.sleep(500);
            console.writeline("mutex1:the current value of number is:{0}", ++number);
            mutex1.releasemutex();
        }
    }

    第二个进程代码：

    class program
    {
        //共享资源
        public static int number = 0;
        //创建对象
        public static mutex mutex2 = new mutex(false, "mutex2");

        static void main(string[] args)
        {
            #region 通过互斥体实现跨进程之间的线程同步
            for (int i = 0; i < 10; i++)
            {
                thread thread = new thread(new parameterizedthreadstart(mutex2method));
                thread.start(i);
            }
            console.read();
            #endregion
        }

        /// <summary>
        /// mutex2方法
        /// </summary>
        public static void mutex2method(object parameter)
        {
            mutex2.waitone();
            thread.sleep(500);
            console.writeline("mutex2:the current value of number is:{0}", ++number);
            mutex2.releasemutex();
        }
    }

    运行结果如下：

    从结果可以看出，第一个进程的mutex2.releasemutex();信号发出后，第二个进程可以收到并释放线程。