C#多线程学习(六) 互斥对象

最新推荐文章于 2023-11-18 19:33:32 发布

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本文通过一个具体的 C# 示例，展示了如何使用 Mutex 类来同步多个线程的执行，确保线程安全并避免资源竞争。

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C#多线程学习(一) 多线程的相关概念

C#多线程学习(二) 如何操纵一个线程

C#多线程学习(三) 生产者和消费者

C#多线程学习(四) 多线程的自动管理(线程池)

C#多线程学习(五) 多线程的自动管理(定时器)

C#多线程学习(六) 互斥对象

如何控制好多个线程相互之间的联系，不产生冲突和重复，这需要用到互斥对象，即：System.Threading 命名空间中的 Mutex 类。

我们可以把Mutex看作一个出租车，乘客看作线程。乘客首先等车，然后上车，最后下车。当一个乘客在车上时，其他乘客就只有等他下车以后才可以上车。而线程与Mutex对象的关系也正是如此，线程使用Mutex.WaitOne()方法等待Mutex对象被释放，如果它等待的Mutex对象被释放了，它就自动拥有这个对象，直到它调用Mutex.ReleaseMutex()方法释放这个对象，而在此期间，其他想要获取这个Mutex对象的线程都只有等待。

下面这个例子使用了Mutex对象来同步四个线程，主线程等待四个线程的结束，而这四个线程的运行又是与两个Mutex对象相关联的。

其中还用到AutoResetEvent类的对象，可以把它理解为一个信号灯。这里用它的有信号状态来表示一个线程的结束。

// AutoResetEvent.Set()方法设置它为有信号状态

// AutoResetEvent.Reset()方法设置它为无信号状态

Mutex 类的程序示例：

Code
using System;
using System.Threading;

namespace ThreadExample

{
public class MutexSample

{

　　    static Mutex gM1;

　　    static Mutex gM2;

　　    const int ITERS = 100;

　　    static AutoResetEvent Event1 = new AutoResetEvent(false);

　　    static AutoResetEvent Event2 = new AutoResetEvent(false);

　　    static AutoResetEvent Event3 = new AutoResetEvent(false);

　　    static AutoResetEvent Event4 = new AutoResetEvent(false);


　　    public static void Main(String[] args)

　　    {

Console.WriteLine("Mutex Sample ");
//创建一个Mutex对象，并且命名为MyMutex
            gM1 = new Mutex(true,"MyMutex");
//创建一个未命名的Mutex 对象.
            gM2 = new Mutex(true);

Console.WriteLine(" - Main Owns gM1 and gM2");


AutoResetEvent[] evs = new AutoResetEvent[4];

evs[0] = Event1; //为后面的线程t1,t2,t3,t4定义AutoResetEvent对象
            evs[1] = Event2; 

evs[2] = Event3; 

evs[3] = Event4; 


MutexSample tm = new MutexSample( );

Thread t1 = new Thread(new ThreadStart(tm.t1Start));

Thread t2 = new Thread(new ThreadStart(tm.t2Start));

Thread t3 = new Thread(new ThreadStart(tm.t3Start));

Thread t4 = new Thread(new ThreadStart(tm.t4Start));

t1.Start( );// 使用Mutex.WaitAll()方法等待一个Mutex数组中的对象全部被释放
            t2.Start( );// 使用Mutex.WaitOne()方法等待gM1的释放
            t3.Start( );// 使用Mutex.WaitAny()方法等待一个Mutex数组中任意一个对象被释放
            t4.Start( );// 使用Mutex.WaitOne()方法等待gM2的释放


Thread.Sleep(2000);

Console.WriteLine(" - Main releases gM1");

gM1.ReleaseMutex( ); //线程t2,t3结束条件满足


Thread.Sleep(1000);

Console.WriteLine(" - Main releases gM2");

gM2.ReleaseMutex( ); //线程t1,t4结束条件满足

//等待所有四个线程结束
            WaitHandle.WaitAll(evs); 

Console.WriteLine(" Mutex Sample");

Console.ReadLine();

　　    }


　　    public void t1Start( )

　　    {

Console.WriteLine("t1Start started, Mutex.WaitAll(Mutex[])");

Mutex[] gMs = new Mutex[2];

gMs[0] = gM1;//创建一个Mutex数组作为Mutex.WaitAll()方法的参数
            gMs[1] = gM2;

Mutex.WaitAll(gMs);//等待gM1和gM2都被释放
            Thread.Sleep(2000);

Console.WriteLine("t1Start finished, Mutex.WaitAll(Mutex[]) satisfied");

Event1.Set( ); //线程结束，将Event1设置为有信号状态
　　    }

　　    public void t2Start( )

　　    {

Console.WriteLine("t2Start started, gM1.WaitOne( )");

gM1.WaitOne( );//等待gM1的释放
            Console.WriteLine("t2Start finished, gM1.WaitOne( ) satisfied");

Event2.Set( );//线程结束，将Event2设置为有信号状态
　　    }

　　    public void t3Start( )

　　    {

Console.WriteLine("t3Start started, Mutex.WaitAny(Mutex[])");

Mutex[] gMs = new Mutex[2];

gMs[0] = gM1;//创建一个Mutex数组作为Mutex.WaitAny()方法的参数
            gMs[1] = gM2;

Mutex.WaitAny(gMs);//等待数组中任意一个Mutex对象被释放
            Console.WriteLine("t3Start finished, Mutex.WaitAny(Mutex[])");

Event3.Set( );//线程结束，将Event3设置为有信号状态
　　    }

　　    public void t4Start( )

　　    {

Console.WriteLine("t4Start started, gM2.WaitOne( )");

gM2.WaitOne( );//等待gM2被释放
            Console.WriteLine("t4Start finished, gM2.WaitOne( )");

Event4.Set( );//线程结束，将Event4设置为有信号状态
　　    }

}

}

程序的输出结果：

结果
Mutex Sample 
- Main Owns gM1 and gM2

t1Start started, Mutex.WaitAll(Mutex[])

t2Start started, gM1.WaitOne( )

t3Start started, Mutex.WaitAny(Mutex[])

t4Start started, gM2.WaitOne( )
- Main releases gM1

t2Start finished, gM1.WaitOne( ) satisfied

t3Start finished, Mutex.WaitAny(Mutex[])
- Main releases gM2

t1Start finished, Mutex.WaitAll(Mutex[]) satisfied

t4Start finished, gM2.WaitOne( )

Mutex Sample

从执行结果可以很清楚地看到，线程t2,t3的运行是以gM1的释放为条件的，而t4在gM2释放后开始执行，t1则在gM1和gM2都被释放了之后才执行。Main()函数最后，使用WaitHandle等待所有的AutoResetEvent对象的信号，这些对象的信号代表相应线程的结束。

******************************

using System;
using System.Threading;
namespace ThreadExample
{
     public class MutexSample
    {
         static Mutex gM1;
         static Mutex gM2;
         const int ITERS = 100;
         static AutoResetEvent Event1 = new AutoResetEvent( false);
         static AutoResetEvent Event2 = new AutoResetEvent( false);
         static AutoResetEvent Event3 = new AutoResetEvent( false);
         static AutoResetEvent Event4 = new AutoResetEvent( false);
         public static void Main(String[] args)
        {
            Console.WriteLine( " Mutex Sample ");
             // 创建一个Mutex对象，并且命名为MyMutex
            gM1 = new Mutex( true, " MyMutex ");
             // 创建一个未命名的Mutex 对象.
            gM2 = new Mutex( true);
            Console.WriteLine( " - Main Owns gM1 and gM2 ");
            AutoResetEvent[] evs = new AutoResetEvent[ 4];
            evs[ 0] = Event1; // 为后面的线程t1,t2,t3,t4定义AutoResetEvent对象
            evs[ 1] = Event2;
            evs[ 2] = Event3;
            evs[ 3] = Event4;
            MutexSample tm = new MutexSample();
            Thread t1 = new Thread( new ThreadStart(tm.t1Start));
            Thread t2 = new Thread( new ThreadStart(tm.t2Start));
            Thread t3 = new Thread( new ThreadStart(tm.t3Start));
            Thread t4 = new Thread( new ThreadStart(tm.t4Start));
            t1.Start(); // 使用Mutex.WaitAll()方法等待一个Mutex数组中的对象全部被释放
            t2.Start(); // 使用Mutex.WaitOne()方法等待gM1的释放
            t3.Start(); // 使用Mutex.WaitAny()方法等待一个Mutex数组中任意一个对象被释放
            t4.Start(); // 使用Mutex.WaitOne()方法等待gM2的释放
             // Thread.Sleep(2000);
            Console.WriteLine( " - Main releases gM1 ");
            gM1.ReleaseMutex(); // 线程t2,t3结束条件满足
            Thread.Sleep( 1000);
            Console.WriteLine( " - Main releases gM2 ");
            gM2.ReleaseMutex();
             // 线程t1,t4结束条件满足
             // 等待所有四个线程结束
            WaitHandle.WaitAll(evs);
            Console.WriteLine( " Mutex Sample ");
            Console.ReadLine();
        }
         public void t1Start()
        {
            Console.WriteLine( " t1Start started, Mutex.WaitAll(Mutex[]) ");
            Mutex[] gMs = new Mutex[ 2];
            gMs[ 0] = gM1; // 创建一个Mutex数组作为Mutex.WaitAll()方法的参数
            gMs[ 1] = gM2;
            Mutex.WaitAll(gMs); // 等待gM1和gM2都被释放
            Thread.Sleep( 2000);
            Console.WriteLine( " t1Start finished, Mutex.WaitAll(Mutex[]) satisfied ");
            Event1.Set(); // 线程结束，将Event1设置为有信号状态
        }
         public void t2Start()
        {
            Console.WriteLine( " t2Start started, gM1.WaitOne() ");
            gM1.WaitOne(); // 等待gM1的释放
            Console.WriteLine( " t2Start finished, gM1.WaitOne() satisfied ");
            Event2.Set(); // 线程结束，将Event2设置为有信号状态　　
        }
         public void t3Start()
        {
             // Console.WriteLine("t3Start started, Mutex.WaitAny(Mutex[])");
             // Mutex[] gMs = new Mutex[2];
             // gMs[0] = gM1; // 创建一个Mutex数组作为Mutex.WaitAny()方法的参数
             // gMs[1] = gM2;
             // Mutex.WaitAny(gMs); // 等待数组中任意一个Mutex对象被释放
             // Console.WriteLine("t3Start finished, Mutex.WaitAny(Mutex[])");
            Event3.Set(); // 线程结束，将Event3设置为有信号状态　　
        }
         public void t4Start()
        {
            Console.WriteLine( " t4Start started, gM2.WaitOne() ");
            gM2.WaitOne(); // 等待gM2被释放
            Console.WriteLine( " t4Start finished, gM2.WaitOne() ");
            Event4.Set(); // 线程结束，将Event4设置为有信号状态　　
        }
    }
}