C#多線程學習(六) 互斥對象

 

如何控制好多個線程相互之間的聯絡，不產生衝突和重複，這需要用到互斥對象，即：System.Threading 命名空間中的 Mutex 類。

我們可以把Mutex看作一個出租車，乘客看作線程。乘客首先等車，然後上車，最後下車。當一個乘客在車上時，其他乘客就只有等他下車以後才可以上車。而線程與Mutex對象的關係也正是如此，線程使用Mutex.WaitOne()方法等待Mutex對象被釋放，如果它等待的Mutex對象被釋放了，它就自動擁有這個對象，直到它調用Mutex.ReleaseMutex()方法釋放這個對象，而在此期間，其他想要擷取這個Mutex對象的線程都只有等待。

下面這個例子使用了Mutex對象來同步四個線程，主線程等待四個線程的結束，而這四個線程的運行又是與兩個Mutex對象相關聯的。

其中還用到AutoResetEvent類的對象，可以把它理解為一個號誌。這裡用它的有訊號狀態來表示一個線程的結束。
// AutoResetEvent.Set()方法設定它為有訊號狀態
// AutoResetEvent.Reset()方法設定它為無訊號狀態

Mutex 類的程式樣本：

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 ");
            //建立一個Mutex對象，並且命名為MyMutex
            gM1 = new Mutex(true,"MyMutex");
            //建立一個未命名的Mutex 對象.
            gM2 = new Mutex(true);
            Console.WriteLine(" - Main Owns gM1 and gM2");

            AutoResetEvent[] evs = new AutoResetEvent[4];
            evs[0] = Event1; //為後面的線程t1,t2,t3,t4定義AutoResetEvent對象
            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()方法等待一個Mutex數組中的對象全部被釋放
            t2.Start( );// 使用Mutex.WaitOne()方法等待gM1的釋放
            t3.Start( );// 使用Mutex.WaitAny()方法等待一個Mutex數組中任意一個對象被釋放
            t4.Start( );// 使用Mutex.WaitOne()方法等待gM2的釋放

            Thread.Sleep(2000);
            Console.WriteLine(" - Main releases gM1");
            gM1.ReleaseMutex( ); //線程t2,t3結束條件滿足

            Thread.Sleep(1000);
            Console.WriteLine(" - Main releases gM2");
            gM2.ReleaseMutex( ); //線程t1,t4結束條件滿足

            //等待所有四個線程結束
            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;//建立一個Mutex數組作為Mutex.WaitAll()方法的參數
            gMs[1] = gM2;
            Mutex.WaitAll(gMs);//等待gM1和gM2都被釋放
            Thread.Sleep(2000);
            Console.WriteLine("t1Start finished, Mutex.WaitAll(Mutex[]) satisfied");
            Event1.Set( ); //線程結束，將Event1設定為有訊號狀態
　　    }
    public void t2Start( )
    {
            Console.WriteLine("t2Start started, gM1.WaitOne( )");
            gM1.WaitOne( );//等待gM1的釋放
            Console.WriteLine("t2Start finished, gM1.WaitOne( ) satisfied");
            Event2.Set( );//線程結束，將Event2設定為有訊號狀態
　　    }
    public void t3Start( )
    {
            Console.WriteLine("t3Start started, Mutex.WaitAny(Mutex[])");
            Mutex[] gMs = new Mutex[2];
            gMs[0] = gM1;//建立一個Mutex數組作為Mutex.WaitAny()方法的參數
            gMs[1] = gM2;
            Mutex.WaitAny(gMs);//等待數組中任意一個Mutex對象被釋放
            Console.WriteLine("t3Start finished, Mutex.WaitAny(Mutex[])");
            Event3.Set( );//線程結束，將Event3設定為有訊號狀態
　　    }
    public void t4Start( )
    {
            Console.WriteLine("t4Start started, gM2.WaitOne( )");
            gM2.WaitOne( );//等待gM2被釋放
            Console.WriteLine("t4Start finished, gM2.WaitOne( )");
            Event4.Set( );//線程結束，將Event4設定為有訊號狀態
　　    }
    }
}

程式的輸出結果：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

從執行結果可以很清楚地看到，線程t2,t3的運行是以gM1的釋放為條件的，而t4在gM2釋放後開始執行，t1則在gM1和gM2都被釋放了之後才執行。Main()函數最後，使用WaitHandle等待所有的AutoResetEvent對象的訊號，這些對象的訊號代表相應線程的結束。

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