# [C# 線程處理系列]專題五：線程同步——事件構造 引言： 其實這部分內容應該是屬于專題四，因為這篇也是講關于線程同步的，但是由于考慮到用戶的閱讀習慣問題，因為文章太長了，很多人不是很愿意看包括我也是這樣的，同時也有和我說可以把代碼弄成折疊的，這樣就不會太長的，但是我覺得這樣也不怎么便于閱讀，因為我看別人的博客的時候，看到有代碼是折疊起來的時候很多時候不愿意去點，并且點一下之后同樣拉長文章的，然后就看到右邊的滾動條變小了，本以為快看完了(意思快學到知識了)，一看滾動條后發現還有好長的內容很看， 所以就會給人一種不舒服的感覺吧(如果有和我一樣的人的話，你肯定懂的是什么感覺的)。所以我把線程同步放到兩篇文章里面來說，其實放到兩篇文章里面也有一定原因的， 前面講的線程同步主要是用戶模式的(CLR Via C# 一書中是這么定義的，書中說到線程同步分兩種：一、用戶模式構造 二、內核模式構造，第一次看的時候不是很理解兩個名詞是什么意思的，我一般理解東西是采用把東西拆分來理解，理解拆分的各個部分后再合起來理解內容的，現在我對著兩個的理解是——用戶模式構造：對于內核模式構造（指的的是構造操作系內核對象），我們使用類（.net Framework中的類，如 AutoResetEvent, Semaphore類）的方法來實現線程同步，其實內部是調用操作系統的內核對象來實現的線程同步，此時就會導致線程從托管代碼到為內核代碼，然而用戶模式構造，沒有調用操作系統內核對象，線程只是在用戶的托管代碼上執行的)，對于用戶模式構造和內核模式的構造只是我自己的理解的， 如果有更好的理解方式可以留言告訴下我， 這樣我們可以一起討論和學習了。 目錄： 一、WaitHandle基類介紹 二、事件(Event)類實現線程同步 三、信號量(Semapyore)類實現線程同步 四、互斥體(Mutex)實現線程同步 **一、WaitHandle基類介紹** **System.Threading**命名空間中提供了一個**WaitHandle** 的抽象基類，此類就是包裝了一個Windows內核對象的句柄（句柄可以理解為標示了對象實例的一個數字，具體大家可以查看資料深入理解下的，在這里只是提出理解句柄也是很重要的）,在.net Framework中提供了從WaitHandle類中派生的類（我正是用這些派生類在我們的代碼中實現線程同步的）。它們的一個繼承關系為 **WaitHandle** **EventWaitHandle** **AutoResetEvent** **ManualResetEvent** **Semaphore** **Mutex** 當我們在使用 **AutoResetEvent**,**ManualResetEvent,****Semaphore,****Mutex**這些類的時候，用構造函數來實例化這些類的對象時，其內部都調用了Win32 CreateEvent或CreateEvent函數，或CreateSemaphore或者CreateMutex函數，這些函數調用返回的句柄值都保存在WaitHandle基類定義的SafeWaitHandle字段中。 **二、事件(Event)類實現線程同步** **2.1 **AutoResetEvent** （自動重置事件）** 先講講AutoresetEvent類的構造函數，其定義為： public AutoResetEvent(bool initialState); 構造函數中用一個bool 類型的初始狀態來設置AutoResetEvent對象的狀態，如果要將AutoResetEvent對象的初始狀態設置為終止，則傳入bool值為true，若要設置非終止，就傳入false。 WaitOne方法定義： public virtual bool WaitOne(int millisecondsTimeout）;該方法用來阻塞線程，當在指定的時間間隔還沒有收到一個信號時，將返回false。 調用Set方法發信號來釋放等待線程。在使用過程中WaitOne方法和Set方法都是成對出現的， 一個用于阻塞線程，等待信號，一個用來釋放等待線程(就是說調用set方法來發送一個信號，此時WaitOne接受到信號，就釋放阻塞的線程，線程就可以繼續運行) 線程通過調用AutoResetEvent的WaitOne方法來等待信號，如果AutoResetEvent對象為非終止狀態，則線程被阻止，等到線程調用Set方法來恢復線程執行。如果AutoResetEvent為終止狀態時，則線程不會被阻止，此時AutoResetEvent將立即釋放線程并返回為非終止狀態（指出有線程在使用資源的一種狀態）。 下面通過通過一個例子來演示下AutoResetEvent的使用： ``` using System; using System.Threading; namespace KenelMode { class Program { // 初始化自動重置事件，并把狀態設置為非終止狀態 // 如果這里把初始狀態設置為True時， // 當調用WaitOne方法時就不會阻塞線程,看到的輸出結果的時間就是一樣的了 // 因為設置為True時，表示此時已經為終止狀態了。 public static AutoResetEvent autoEvent = new AutoResetEvent(false); static void Main(string[] args) { Console.WriteLine("Main Thread Start run at: " +DateTime.Now.ToLongTimeString()); Thread t = new Thread(TestMethod); t.Start(); // 阻塞主線程3秒后 // 調用 Set方法釋放線程，使線程t可以運行 Thread.Sleep(3000); // Set 方法就是把事件狀態設置為終止狀態。 autoEvent.Set(); Console.Read(); } public static void TestMethod() { autoEvent.WaitOne(); // 3秒后線程可以運行，所以此時顯示的時間應該和主線程顯示的時間相差3秒 Console.WriteLine("Method Restart run at: " + DateTime.Now.ToLongTimeString()); } } } ``` 運行結果（從運行結果看確實是過了一秒后在TestMethod方法中的語句）：  上面中用到的是沒有帶參數的WaitOne方法，該方法表示無限制阻塞線程，直到收到一個事件為止（通過Set方法來發送一個信號），同時我們也可以設置堵塞線程的事件，當超時時，線程將不阻塞直接運行（盡管此時沒有通過Set來發送一個信號，線程照樣運行，只是WaitOne方法返回的的值不一樣）。 bool WaitOne(int millisecondsTimeout) 收到信號時返回為True,沒收到信號返回為false。 看完下面的代碼你可能會形象理解WaitOne(millisecondsTimeout)方法的使用的： ``` using System; using System.Threading; namespace KenelMode { class Program { // 初始化自動重置事件，并把狀態設置為非終止狀態 // 如果這里把初始狀態設置為True時， // 當調用WaitOne方法時就不會阻塞線程,看到的輸出結果的時間就是一樣的了 // 因為設置為True時，表示此時已經為終止狀態了。 public static AutoResetEvent autoEvent = new AutoResetEvent(false); static void Main(string[] args) { Console.WriteLine("Main Thread Start run at: " +DateTime.Now.ToLongTimeString()); Thread t = new Thread(TestMethod); t.Start(); // 阻塞主線程1秒后 // 調用 Set方法釋放線程，使線程t可以運行 Thread.Sleep(3000); // Set 方法就是把事件狀態設置為終止狀態。 autoEvent.Set(); Console.Read(); } public static void TestMethod() { if (autoEvent.WaitOne(2000)) { Console.WriteLine("Get Singal to Work"); // 3秒后線程可以運行，所以此時顯示的時間應該和主線程顯示的時間相差一秒 Console.WriteLine("Method Restart run at: " + DateTime.Now.ToLongTimeString()); } else { Console.WriteLine("Time Out to work"); Console.WriteLine("Method Restart run at: " + DateTime.Now.ToLongTimeString()); } } } } ``` 運行結果：  同時這里可以把Thread.Sleep(3000)改成Thread.Sleep(1000)的時候，就是說AutoResetEvent對象在超時之前就接到信號了， 此時WaitOne(2000)放回的值就是True,就得到的是Get Singal to Work, 之間的事件間隔當然也是1秒了，在這里結果就不貼了。 **2.2 ManualResetEvent(手動重置事件)** WaitOne while the AutoResetEvent is in the signaled state, the thread does not block." data-guid="89f5b5007b8c3bb9a7bd377a380ad62c">ManualResetEvent的使用和AutoResetEvent的使用很類似，因為他們都是從EventWaitHandle類派生的，不過他們還是有點區別: WaitOne while the AutoResetEvent is in the signaled state, the thread does not block." data-guid="89f5b5007b8c3bb9a7bd377a380ad62c">AutoResetEvent 為終止狀態時線程調用 WaitOne，則線程不會被阻止。AutoResetEvent releases the thread immediately and returns to the non-signaled state." data-guid="6b52aed4c2b560eeba356721b90fc103">**AutoResetEvent 將立即釋放線程并返回到非終止狀態,當再次調用WaitOne狀態時線程會被阻止** AutoResetEvent releases the thread immediately and returns to the non-signaled state." data-guid="6b52aed4c2b560eeba356721b90fc103">**這里請注意如果AutoResetEvent初始為非終止狀態時， 調用WaitOne(int millisecondsTimeout)方法后并不會把狀態返回為終止狀態，此時還是非終止的，調用WaitOne方法自動改變狀態只針對初始狀態為終止狀態時有效。** AutoResetEvent releases the thread immediately and returns to the non-signaled state." data-guid="6b52aed4c2b560eeba356721b90fc103">然而ManualResetEvent初始狀態為終止狀態時時調用WaitOne，則線程同樣不會被阻止，**但是ManualResetEvent的狀態不會發生改變（當我再次調用WaitOne方法是一樣不會阻止線程），需要我們手動終止()** 下面通過一段代碼來說明兩者的區別： ``` using System; using System.Threading; namespace ManualResetEventSample { class Program { // 初始化自動重置事件，并把狀態設置為終止狀態 public static AutoResetEvent autoEvent = new AutoResetEvent(true); ////public static ManualResetEvent autoEvent = new ManualResetEvent(true); static void Main(string[] args) { Console.WriteLine("Main Thread Start run at: " + DateTime.Now.ToLongTimeString()); Thread t = new Thread(TestMethod); t.Start(); Console.Read(); } public static void TestMethod() { // 初始狀態為終止狀態，則第一次調用WaitOne方法不會堵塞線程 // 此時運行的時間間隔應該為0秒，但是因為是AutoResetEvent對象 // 調用WaitOne方法后立即把狀態返回為非終止狀態。 autoEvent.WaitOne(); Console.WriteLine("Method start at : "+ DateTime.Now.ToLongTimeString()); // 因為此時AutoRestEvent為非終止狀態，所以調用WaitOne方法后將阻塞線程1秒，這里設置了超時時間 // 所以下面語句的和主線程中語句的時間間隔為1秒 // 當時 ManualResetEvent對象時，因為不會自動重置狀態 // 所以調用完第一次WaitOne方法后狀態仍然為非終止狀態,所以再次調用不會阻塞線程，所以此時的時間間隔也為0 // 如果沒有設置超時時間的話，下面這行語句將不會執行 autoEvent.WaitOne(1000); Console.WriteLine("Method start at : " + DateTime.Now.ToLongTimeString()); } } } ``` 運行結果：  如果你把創建事件為手動重置事件ManualResetEvent時，得到的運行結果就會下面這樣：  **2.3 跨進程之間同步** 內核模式的構造可同步在同一臺機器上的不同進程中運行的線程，所以我們同樣可以使用 AutoResetEvent實現不同進程中運行的線程同步，但是此時需要對AutoResetEvent進行命名，但是AutoResetEvent只提供帶一個參數的構造函數的，此時應該如何去實現不同進程中的線程同步的呢？ 其實是有解決辦法的，因為AutoResetEvent是繼承自EventWaitHandle類的，EventWaitHandle類有多個構造函數的 除了之前的方法創建AutoResetEvent對象外， 還可以通過EventWaitHandle AutoEvent = new EventWaitHandle (false, EventResetMode.Auto);這樣的方法來構造AutoResetEvent對象，通過 EventWaitHandle autoEvent = new EventWaitHandle (false, EventResetMode.Auto,"My");方式就可以指定名稱了 下面一段代碼演示如何實現跨不同進程中的線程同步： ``` using System; using System.Threading; namespace CrossProcess_EventWaitHandle { class Program { public static EventWaitHandle autoEvent = new EventWaitHandle(true, EventResetMode.AutoReset, "My"); static void Main(string[] args) { Console.WriteLine("Main Thread Start run at: " + DateTime.Now.ToLongTimeString()); Thread t = new Thread(TestMethod); // 為了有時間啟動另外一個線程 Thread.Sleep(2000); t.Start(); Console.Read(); } public static void TestMethod() { // 進程一：顯示的時間間隔為2秒 // 進程二中顯示的時間間隔為3秒 // 因為進程二中AutoResetEvent的初始狀態為非終止的 // 因為在進程一中通過WaitOne方法的調用已經把AutoResetEvent的初始狀態返回為非終止狀態了 autoEvent.WaitOne(1000); Console.WriteLine("Method start at : "+ DateTime.Now.ToLongTimeString()); } } } ``` 運行結果：  本來打算在一篇文章里面講述內核模式構造的，寫著寫著滾動條又變很小了，為了大家的閱讀，我把信號量和互斥體放在后面一篇文章里面講吧，相信后面的內容會很好理解的，因為后面兩個類的使用和這篇中講到的使用很類似，好歹都是繼承WaitHandle類的。