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白话并发冲突与线程同步(3)——Mutex、EventWaitHandle、AutoResetEvent 和 ManualResetEvent

2008-06-10 09:16 621 查看

不过这热气是从实在的火里发出来的呢，还是从他的爱情里发出来的呢，他完全不知道。他的一切光彩现在都没有了。这是因为他在旅途中失去了呢，还是悲愁的结果，谁也说不出来。
——安徒生
摘自《坚定的锡兵》
摘要

1-2-3翻开那《葵花宝典》，只见页首赫然写着几个大字：“欲练神功，必先自宫”，旁边几行歪歪扭扭的小字，又不知是哪位前辈高人所写：“在WC里占蹲位的3种方法：1. 如果你只对某个蹲位情有独钟，就要WaitOne()，但是不要忘了ReleaseMutex()，千万别WaitOne()两次只ReleaseMutex()一次（你干这种占着MK不LS的事，憋坏了后来的小朋友怎么办？就算没有小朋友，撇坏了小猫小狗也不好啊……）；2. 如果你喜欢讲排场，需要占2个蹲位才肯办事，则要WaitAll([蹲位1, 蹲位2])；3. 如果你觉得随便去哪个蹲位办事都无所谓，那就可以WaitAny([蹲位1, 蹲位2])……”。

Mutex的WaitOne()函数

前几天1-2-3去黑木崖找东方不败玩，听到东方不败抱怨说整天绣花眼睛好累呀，于是1-2-3就给东方不败编了一个活动眼睛的程序。

class Program
{
static void Main(string[] args)
{
// 为截图方便把窗体设小一点
Console.WindowWidth = 30; Console.BufferWidth = 30;
Console.WindowHeight = 16; Console.BufferHeight = 16;

Mutex mk = new Mutex(false, "my mutex");
for (int i = 0; i < 1000; i++)
{
mk.WaitOne();
for (int j = 0; j < 30; j++)
{
Console.Write(">");
Thread.Sleep(100);
}
mk.ReleaseMutex();
Thread.Sleep(500);
}
}
}

接连运行此程序的两个实例，把它们并排排放在一起（如下图所示），即可看到箭头从左边的窗体“穿越”到右边窗体的效果了。

是的，我们需要同步两个进程（中的主线程），这个工作需要交给Mutex。Mutex和Monitor的概念十分相似，只不过Monitor是.net内建的线程同步机制，Mutex是封装了Windows操作系统的线程同步机制；Monitor速度快，Mutex的速度要比Monitor慢很多；Monitor只能用于同步同一进程内的线程；Mutex则可以用于同步隶属于不同进程的线程。

Mutex的WaitAll()函数

现在我们对WC进行了扩建，把mk增加到两个，可是却遇到了两个讲排场的进程，它们都要同时占两个mk才肯办事，所以运行起来的效果和前一个程序一样。

class Program
{
static void Main(string[] args)
{
// 为截图方便把窗体设小一点
Console.WindowWidth = 30; Console.BufferWidth = 30;
Console.WindowHeight = 16; Console.BufferHeight = 16;

Mutex mk1 = new Mutex(false, "my mutex1");
Mutex mk2 = new Mutex(false, "my mutex2");
Mutex[] mks = new Mutex[] { mk1, mk2 };

for (int i = 0; i < 1000; i++)
{
Mutex.WaitAll(mks);
for (int j = 0; j < 30; j++)
{
Console.Write(">");
Thread.Sleep(100);
}

mk1.ReleaseMutex();
mk2.ReleaseMutex();
Thread.Sleep(500);
}
}
}

Mutex的WaitAny()函数

看下这个小程序

1 class Program
2 {
3 static void Main(string[] args)
4 {
5 // 为截图方便把窗体设小一点
6 Console.WindowWidth = 30; Console.BufferWidth = 30;
7 Console.WindowHeight = 16; Console.BufferHeight = 16;
8
9 Mutex mk1 = new Mutex(false, "my mutex1");
10 Mutex mk2 = new Mutex(false, "my mutex2");
11 Mutex[] mks = new Mutex[] { mk1, mk2 };
12
13 for (int i = 0; i < 1000; i++)
14 {
15 int index = Mutex.WaitAny(mks); // 返回值为此进程占用的mk在mks里的index
16 Console.Write("Index: " + index.ToString());
17 for (int j = 0; j < 30; j++)
18 {
19 Console.Write(">");
20 Thread.Sleep(100);
21 }
22
23 mks[index].ReleaseMutex();
24 Thread.Sleep(new Random().Next(100, 3000));
25 }
26 }
27 }

如果同时运行此程序的两个实例，正如本文摘要里所写的，只要mk1和mk2有一个是空闲的，进程就可以进去办事，所以两个进程可以同时输出">"字符。注意程序的第24行，每个进程在输出30个">"字符后都会随机Sleep 100到3000毫秒，这样就有可能出现mk1和mk2同时空闲的情况，所以就会出现一会儿进程1占用mk1而进程2占用mk2；一会儿进程1占用mk2而进程2占用mk1的情况（在下图分别用绿色和红色波浪线标出）。

EventWaitHandle、AutoResetEvent 和 ManualResetEvent

EventWaitHandle的名字与Mutex差了很多，不过它可是Mutex不折不扣的兄弟——它和Mutex都是WaitHandle的子类，用法也差不多。下面这两段程序实现了与本文的第一段程序相同的功能。