多線程總結之旅（9）：線程同步之事件

　　線程同步事件等待句柄　　

　　經過通知操做的方式來保持線程的同步，還能夠方便實現對多個線程的優先級比較的操做

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 　　本篇繼續介紹WaitHandler類及其子類ManualResetEvent，AutoResetEvent的用法。.NET中線程同步的方式多的讓人看了眼花繚亂，究竟該怎麼去理解呢？其實，咱們拋開.NET環境看線程同步，無非是執行兩種操做：一是互斥/加鎖，目的是保證臨界區代碼操做的「原子性」；另外一種是信號燈操做，目的是保證多個線程按照必定順序執行，如生產者線程要先於消費者線程執行。.NET中線程同步的類無非是對這兩種方式的封裝，目的歸根結底均可以歸結爲實現互斥/加鎖或者是信號燈這兩種方式，只是它們的適用場合有所不一樣。下面咱們根據類的層次結構瞭解WaitHandler及其子類。

      1.WaitHandler

      咱們已經知道WaitHandle是Mutex，Semaphore，EventWaitHandler，AutoResetEvent，ManualResetEvent共同的祖先，它封裝Win32同步句柄內核對象，也就是說是這些內核對象的託管版本。

      線程能夠經過調用WaitHandler實例的方法WaitOne在單個等待句柄上阻止。此外，WaitHandler類重載了靜態方法，以等待全部指定的等待句柄都已收集到信號WaitAll，或者等待某一指定的等待句柄收集到信號WaitAny。這些方法都提供了放棄等待的超時間隔、在進入等待以前退出同步上下文的機會，並容許其它線程使用同步上下文。WaitHandler是C#中的抽象類，不能實例化。

System.Threading.WaitHandle.WaitOne 使線程一直等待，直到單個事件變爲終止狀態；

System.Threading.WaitHandle.WaitAny 阻止線程，直到一個或多個指示的事件變爲終止狀態；

System.Threading.WaitHandle.WaitAll 阻止線程，直到全部指示的事件都變爲終止狀態。

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　　二、ManualResetEvent和AutoResetEvent

　　區別：ManualResetEvent和AutoResetEvent都繼承自EventWaitHandler，它們的惟一區別就在於父類EventWaitHandler的構造函數參數EventResetMode不一樣，這樣咱們只要弄清了參數EventResetMode值不一樣時，EventWaitHandler類控制線程同步的行爲有什麼不一樣，兩個子類也就清楚了。

 　　1）AutoResetEvent.WaitOne()每次只容許一個線程進入，當某個線程獲得信號後，AutoResetEvent會自動又將信號置爲不發送狀態，則其餘調用WaitOne的線程只有繼續等待，也就是說AutoResetEvent一次只喚醒一個線程；
      2）ManualResetEvent則能夠喚醒多個線程，由於當某個線程調用了ManualResetEvent.Set()方法後，其餘調用WaitOne的線程得到信號得以繼續執行，而ManualResetEvent不會自動將信號置爲不發送。
      3）也就是說，除非手工調用了ManualResetEvent.Reset()方法，則ManualResetEvent將一直保持有信號狀態，ManualResetEvent也就能夠同時喚醒多個線程繼續執行。

　　共同點：

　　1）Set方法將事件狀態設置爲終止狀態，容許一個或多個等待線程繼續；Reset方法將事件狀態設置爲非終止狀態，致使線程阻止；WaitOne阻止當前線程，直到當前線程的WaitHandler收到事件信號。
      2）能夠經過構造函數的參數值來決定其初始狀態，若爲true則事件爲終止狀態從而使線程爲非阻塞狀態，爲false則線程爲阻塞狀態。
      3）若是某個線程調用WaitOne方法，則當事件狀態爲終止狀態時，該線程會獲得信號，繼續向下執行

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　　三、代碼示例

　　上邊都是一些理論知識，主要是幫助掌握知識脈絡，咱們不只會用，也得知道爲何這樣用。

　　假設有這樣的一個場景，主線程開了一個子線程，讓子線程等着，等主線程完成了某件事情時再通知子線程去往下執行，這裏關鍵就在於這個怎麼讓子線程等着，主線程怎通知子線程，通常狀況下咱們不難想到用一個公共變量，因而我們就有了下面的代碼：

　　（1）設置公共變量實現功能。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
using System.Threading;

namespace AutoResetEventTest
{
    class Class1
    {
        static bool flag = true;//設置公共變量

        static void DoWork()
        {
            Console.WriteLine("worker thread started, now waiting on event...");
            while (flag)
            {

            }
            Console.WriteLine("worker thread reactivated, now exiting...");
        }

        static void Main()
        {
            Console.WriteLine("main thread starting worker thread...");
            Thread t = new Thread(DoWork);
            t.Start();

            Console.WriteLine("main thrad sleeping for 1 second...");
            Thread.Sleep(1000);

            Console.WriteLine("main thread signaling worker thread...");
            flag = false;
            Console.ReadKey();
        }
    }
}

　　　（2）AutoResetEvent實現功能

　　　　設置公共變量的方式雖然達到了目的，可是看着這代碼就糾結，下面該是咱們的主角上場了，AutoResetEvent 和 ManualResetEvent，這裏以AutoResetEvent爲例，其實不少官方的說法太過於抽象，這裏通俗地講，能夠認爲AutoResetEvent就是一個公共的變量（儘管它是一個事件），建立的時候能夠設置爲false，而後在要等待的線程使用它的WaitOne方法，那麼線程就一直會處於等待狀態，只有這個AutoResetEvent被別的線程使用了Set方法，也就是要發通知的線程使用了它的Set方法，那麼等待的線程就會往下執行了，Set就是發信號，WaitOne是等待信號，只有發了信號，等待的纔會執行。若是不發的話，WaitOne後面的程序就永遠不會執行。好下面看用AutoResetEvent改造上面的程序：

　　

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
using System.Threading;

namespace AutoResetEventTest
{
    class Class2
    {
        static AutoResetEvent mEvent = new AutoResetEvent(false);
        //static ManualResetEvent mEvent = new ManualResetEvent(false);  

        static void DoWork()
        {
            Console.WriteLine("worker thread started, now waiting on event...");
            mEvent.WaitOne();
            Console.WriteLine("worker thread reactivated, now exiting...");
        }

        static void Main()
        {
            Console.WriteLine("main thread starting worker thread...");
            Thread t = new Thread(DoWork);
            t.Start();

            Console.WriteLine("main thrad sleeping for 1 second...");
            Thread.Sleep(1000);

            Console.WriteLine("main thread signaling worker thread...");
            mEvent.Set();
            Console.ReadKey();
        }
    }
}

　　（3）使用AutoResetEvent使代碼好多了，這裏其實你還會看到，把上面的AutoResetEvent換成ManualResetEvent也是沒有問題的，那麼它兩之間的區別是什麼呢？AutoResetEvent.WaitOne()每次只容許一個線程進入，當某個線程獲得信號後，AutoResetEvent會自動又將信號置爲不發送狀態，則其餘調用WaitOne的線程只有繼續等待，也就是說AutoResetEvent一次只喚醒一個線程；ManualResetEvent則能夠喚醒多個線程，由於當某個線程調用了ManualResetEvent.Set()方法後，其餘調用WaitOne的線程得到信號得以繼續執行，而ManualResetEvent不會自動將信號置爲不發送，也就是說，除非手工調用了ManualResetEvent.Reset()方法，則ManualResetEvent將一直保持有信號狀態，ManualResetEvent也就能夠同時喚醒多個線程繼續執行。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
using System.Threading;

namespace AutoResetEventTest
{
    class Class3
    {
        static AutoResetEvent mEvent = new AutoResetEvent(false);
        //static ManualResetEvent mEvent = new ManualResetEvent(false);

        static void DoWork()
        {
            Console.WriteLine("   worker thread started, now waiting on event...");
            for (int i = 0; i < 3; i++)
            {
                mEvent.WaitOne();
                //mEvent.Reset();
                Console.WriteLine("   worker thread reactivated, now exiting...");
            }
        }

        static void Main()
        {
            Console.WriteLine("main thread starting worker thread...");
            Thread t = new Thread(DoWork);
            t.Start();

            for (int i = 0; i < 3; i++)
            {
                Thread.Sleep(1000);
                Console.WriteLine("main thread signaling worker thread...");
                mEvent.Set();
            }
        }
    }
}

 

 

 

 

　　（4）對於（3）中實例，若是你想僅僅把AutoResetEvent換成ManualResetEvent的話，你發現輸出就會亂套了，爲何呢？

　　假若有autoevent.WaitOne()和manualevent.WaitOne()，當線程獲得信號後都得以繼續執行。差異就在調用後,autoevent.WaitOne()每次只容許一個線程進入，當某個線程獲得信號(也就是有其餘線程調用了autoevent.Set()方法後)後，autoevent會自動又將信號置爲不發送狀態，則其餘調用WaitOne的線程只有繼續等待，也就是說,autoevent一次只喚醒一個線程。而manualevent則能夠喚醒多個線程，當某個線程調用了set方法後，其餘調用waitone的線程得到信號得以繼續執行，而manualevent不會自動將信號置爲不發送，也就是說，除非手工調用了manualevent.Reset()方法，不然manualevent將一直保持有信號狀態，manualevent也就能夠同時喚醒多個線程繼續執行。

在上面代碼中，若是將AutoResetEvent換成ManualResetEvent的話，只要要在waitone後面作下reset，就會達到一樣的效果。

 

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　　說一個關於AutoResetEvent和ManualResetEvent的笑話

 

示例場景：張3、李四兩個好朋友去餐館吃飯，兩我的點了一份宮爆雞丁，宮爆雞丁作好須要一段時間，張3、李四不肯傻等，都專心致志的玩起了手機遊戲，心想宮爆雞丁作好了，服務員確定會叫咱們的。服務員上菜以後，張三李四開始享用美味的飯菜，飯菜吃光了，他們再叫服務員過來買單。咱們能夠從這個場景中抽象出來三個線程，張三線程、李四線程和服務員線程，他們之間須要同步：服務員上菜—>張3、李四開始享用宮爆雞丁—>吃好後叫服務員過來買單。這個同步用什麼呢？ ManualResetEvent仍是AutoResetEvent？經過上面的分析不難看出，咱們應該用ManualResetEvent進行同步。

   
      編譯後查看運行結果，符合咱們的預期，控制檯輸出爲：
      服務員：廚師在作菜呢，兩位稍等...
      張三：等着上菜無聊先玩會手機遊戲
      李四：等着上菜無聊先玩會手機遊戲
      張三：等着上菜無聊先玩會手機遊戲
      李四：等着上菜無聊先玩會手機遊戲
      服務員：宮爆雞丁好了
      張三：開始吃宮爆雞丁
      李四：開始吃宮爆雞丁
      張三：宮爆雞丁吃光了
      李四：宮爆雞丁吃光了
      服務員：兩位請買單

      若是改用AutoResetEvent進行同步呢？會出現什麼樣的結果？恐怕張三和李四就要打起來了，一個享用了美味的宮爆雞丁，另外一個到要付帳的時候卻還在玩遊戲。