C# 关于Semaphore 信号量的用途以及正确用法

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已于 2024-11-30 17:39:04 修改 · 1k 阅读

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#c# #开发语言

于 2024-11-30 17:37:19 首次发布

今天说说一个也很好用的互斥锁，主角就是Semaphore
其实Semaphore 是一种用于限制同时访问某一资源或资源池的线程数量的同步机制。它类似于交通信号灯，控制进入某个区域的车辆数量。
以下是 Semaphore 的用途和正确用法的详细说明及示例。

Semaphore 用途
• 限制资源访问：确保同一时间只有固定数量的线程可以访问某个资源或资源池。
• 控制并发：用于控制并发线程的数量，防止资源过载。
正确用法
Semaphore 的构造函数接受两个参数：
• 初始计数：当前可用的许可证数量。
• 最大计数：允许的最大许可证数量。

private static Semaphore semaphore = new Semaphore(3, 3); // 初始计数为 3，最大计数也为 3

直接上代码讲讲以前开发过程中的实战

示例1：限制文件处理线程数量

假设我们有一个文件处理任务，希望同时最多有 3 个线程处理文件。

using System;
using System.IO;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;

public class Program
{
   
   
    private static Semaphore semaphore = new Semaphore(3, 3); // 初始计数为 3，最大计数也为 3

    public static void Main()
    {
   
   
        string[] files = {
   
    "file1.txt", "file2.txt", "file3.txt", "file4.txt", "file5.txt" };

        Task[] tasks = new Task[files.Length];
        for (int i = 0; i < files.Length; i++)
        {
   
   
            string file = files[i];
            tasks[i] = Task.Run(() => ProcessFile(file));
        }

        Task.WaitAll(tasks);
        Console.WriteLine("All files processed.");
    }

    private static void ProcessFile(string file)
    {
   
   
        semaphore.WaitOne(); // 请求一个许可证
        try
        {
   
   
            Console.WriteLine($"Processing {
     
     file} on thread {
     
     Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
            // 模拟文件处理时间
            Thread.Sleep(1000);
        }
        finally
        {
   
   
            semaphore.Release(); // 释放一个许可证
            Console.WriteLine($"Finished processing {
     
     file} on thread {
     
     Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
        }
    }
}

详细说明
• 创建 Semaphore：new Semaphore(3, 3) 创建一个初始计数为 3，最大计数也为 3 的信号量。
• 请求许可证：semaphore.WaitOne() 请求一个许可证，如果当前可用许可证数量大于 0，则立即返回；否则，线程将阻塞，直到有许可证可用。
• 释放许可证：semaphore.Release() 释放一个许可证，增加可用许可证的数量。
• 异常处理：使用 try…finally（另一话题的文章）块确保即使在处理过程中发生异常，许可证也能被正确释放。
其他用途
• 控制数据库连接池：限制同时打开的数据库连接数量。
• 控制网络请求：限制同时发送的网络请求数量，防止服务器过载。

示例2：控制数据库连接池

假设我们有一个数据库连接池，希望同时最多有 5 个连接。

using System;
using System.Data.SqlClient;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;

public class Program
{
   
   
    private static Semaphore semaphore = new Semaphore(5, 5); // 初始计数为 5，最大计数也为 5
    private static string connectionString = "YourConnectionStringHere";

    public static void Main()
    {
   
   
        Task[]<