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.Net 下信号量(Semaphore)的一种实现


发布日期:2021年09月17日
 
.Net 下信号量(Semaphore)的一种实现

动机

从开始接触多线(进)程编程模型开始学习的就是和信号量(Semaphore)相关的同步原语不知道为什么 Net Framework 里却没有相应的东东要命的是 我以前有很多久经考验的C++代码都是用她来实现的 为了不使革命先烈的药白吃 血白流 只好自己生一个了

什么是信号量(Semaphore)

如果你已经了解信号量(Semaphore)的概念了请跳过这一段

信号量(Semaphore)是在多线程环境下使用的一种设施 它负责协调各个线程 以保证它们能够正确合理的使用公共资源

我们来看看一个停车场是怎样运作的为了简单起见假设停车场只有三个车位一开始三个车位都是空的这是如果同时来了五辆车看门人允许其中三辆不受阻碍的进入然后放下车拦剩下的车则必须在入口等待此后来的车也都不得不在入口处等待这时有一辆车离开停车场看门人得知后打开车拦放入一辆如果又离开两辆则又可以放入两辆如此往复

在这个停车场系统中车位是公共资源每辆车好比一个线程看门人起的就是信号量的作用

更进一步信号量的特性如下信号量是一个非负整数(车位数)所有通过它的线程(车辆)都会将该整数减一(通过它当然是为了使用资源)当该整数值为零时所有试图通过它的线程都将处于等待状态在信号量上我们定义两种操作 Wait(等待) 和 Release(释放) 当一个线程调用Wait等待)操作时它要么通过然后将信号量减一要么一自等下去直到信号量大于一或超时Release(释放)实际上是在信号量上执行加操作对应于车辆离开停车场该操作之所以叫做释放是应为加操作实际上是释放了由信号量守护的资源

实现

大家都知道Net Framework类库中提供的线程同步设施包括

Monitor AutoResetEvent ManualResetEventMutexReadWriteLock和 InterLock 其中 AutoResetEvent ManualResetEventMutex派生自WaitHandler它们实际上是封装了操作系统提供的内核对象而其它的应当是在Net虚拟机中土生土长的显然来自操作系统内核对象的设施使用起来效率要差一些不过效率并不是我们这里要考虑的问题我们将使用两个 Monitor 和 一个ManualResetEvent 对象来模拟一个信号量

代码如下

public class Semaphore { private ManualResetEvent waitEvent = new ManualResetEvent(false)private object syncObjWait = new object()private int maxCount = //最大资源数private int currentCount = //当前资源数

public Semaphore()

{

}

public Semaphore( int maxCount )

{ thismaxCount = maxCount}

public bool Wait()

{ lock( syncObjWait ) //只能一个线程进入下面代码{ bool waitResult = thiswaitEventWaitOne() //在此等待资源数大于零if( waitResult )

{ lock( this )

{ if( currentCount >

{ currentCount——if( currentCount ==

{ thiswaitEventReset()}

} else { SystemDiagnosticsDebugAssert( false Semaphore is not allow current count < } return waitResult}

/**//// <summary> /// 允许超时返回的 Wait 操作/// </summary> /// <param name=millisecondsTimeout></param> /// <returns></returns> public bool Wait( int millisecondsTimeout )

{ lock( syncObjWait ) // Monitor 确保该范围类代码在临界区内{ bool waitResult = thiswaitEventWaitOne(millisecondsTimeoutfalse)if( waitResult )

{ lock( this )

{ if( currentCount >

{ currentCount——if( currentCount ==

{ thiswaitEventReset()}

} else { SystemDiagnosticsDebugAssert( false Semaphore is not allow current count < } return waitResult}

public bool Release()

{ lock( this ) // Monitor 确保该范围类代码在临界区内{ currentCount++if( currentCount > thismaxCount )

{ currentCount = thismaxCountreturn false} thiswaitEventSet() //允许调用Wait的线程进入} return true}

}

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