C#線程同步（5）- 信號量 Semaphore

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預備知識：C#線程同步（1）- 臨界區＆Lock，C#線程同步（2）- 臨界區＆Monitor，C#線程同步（3）- 互斥量 Mutex，C#線程同步（4）- 通知＆EventWaitHandle一家

　　此次終於不用說太多話了，某人看這一系列博客的反應老是「好長……」，以致於都不肯意看下去。在這一系列開篇以前，本想應該1、兩個星期就能解決，結果每篇總要花上一星期左右。總想把涉及的全部方面都講得儘可能清楚明白，但願容易被看懂。因而老是不斷陷於考慮如何串聯各處的關係、要寫個怎樣的例子、細細考量MSDN的每一句話是否穩當……能作的無用的事情也就這點兒，因此仍是努力地督促着本身要儘快完成。

　　呵呵，仍是回到正題。信號量也算是個鼎鼎大名的東西吧，提到互斥量總會提及信號量。兩者的差異很簡單，互斥量、臨界區是用於保護「一個」須要被互斥訪問的資源，這個資源同時只有一個線程能被訪問；而信號量能夠被用於管理「資源池」。在.Net中Semaphore類就是對Windows信號量的封裝。

跟誰更親，Mutex仍是EventWaitHandle？

　　本系列的第3篇Mutex、第4篇EventWaitHandle都提到過Semaphore，由於它們同繼承於WaitHandle。因此Semaphore必然有着一些咱們已經知道的特性：

• 你能夠建立沒有名稱的「局部」信號量，也能夠建立命名的「全局」信號量用於跨應用程序域的同步。
• 你能夠用WaitOne()請求一個資源。
• 你須要使用try/finally結構調用「Close()」，確保信號量資源在使用後被正確釋放。
• 你仍然須要注意在全局狀況下Semaphore的訪問安全問題。

　　總的來講，Semaphore與Mutex更像是兄弟，仍然與EventWaitHandle一脈不太親近：

• Semaphore從機制上來講跟Mutex同樣屬於「鎖」而不是「通知」，所以跟Mutex同樣幾乎沒有「通知」的能力。
• 舉個不恰當可是很形象的例子，Semaphore就是一個能夠屢次進入的「Mutex」。Mutex永遠只容許一個線程擁有它，而Semaphore能夠容許多個線程請求，所以Semaphore被用於管理一次能夠容許多個線程進入併發訪問資源的狀況。之因此說「不恰當」，是由於一旦容許多個線程訪問資源，那麼這時候的資源必定不是互斥資源，相應的代碼段也再也不是「臨界區」。你千萬不要覺得咱們在上一篇中提到的「糖罐」裏有多顆糖就叫作「資源池」（都說過了嘛一個糖罐必定是須要互斥訪問的），除非你有多個糖罐而不是多顆糖。
• 由於Semaphore與Mutex在請求數量上的不一樣，所以他們的線程相關性是不一樣的。這一點，Semaphore到跟EventWaitHandle同樣，它是線程無關的。也就是說對Semaphore地釋放者能夠不定是Semaphore的擁有者。好比說我能夠是消費者線程總使用WaitOne()請求線程池中的資源歷來不須要釋放，而生產者老是Release線程池中的資源而歷來不請求。

Semaphore的使用方法

　　若是你已經讀過這個系列前面4篇的博文，我想到此爲止你已經對Semapore的前因後果、性格特色掌握得八九不離十了。就像開篇所說，此次咱們咱們不要再廢不少話來討論它，大體應該知道的細節，除了上面咱們說的差別，都已經在以前各篇講過了。

　　因此我決定要偷懶了：

• Semaphore的構造函數在 這裏，是的你會以爲已經很熟悉了，一望而知其意。其它的，請仍然記得命名前綴的問題；記得名稱仍然是大小寫敏感的；最後別忘記使用SemaphoreSecurity類來管理命名信號量的安全。
• Semaphore仍然使用WaitOne()請求資源，接口都來自WaitHandle，你已經看過不少遍了。
• Semaphore使用Release()來表示對資源的釋放，不過與ReleaseMutex()不一樣，這個函數有重載方法容許你指定釋放幾個資源。這引起了一個問題，若是Release的次數超過資源總量，那麼會引起SemaphoreFullException異常。好比線程A和線程B都進入信號量。若是線程B中發生了一個編程錯誤，致使它調用Release()兩次（或者Release(2)），則兩次調用都會成功。這樣，信號量的計數就已經達到了最大值，因此，當線程A最終調用Release時將引起異常。這至關於原本資源中只有N個資源，最後卻有超過N個資源被還回來。
• 記得使用完之後調用Close()釋放信號量資源。

Sample Code

　　嘿嘿，沒有。由於我實在想不出有什麼特別適合Sempore的簡單例子，總不能把Mutex那個應用程序單例的例子改爲容許啓動指定個數吧。等想到了，再來補上吧。就請先參見MSDN上的相關示例代碼吧。