C#线程学习笔记五：线程同步--事件构造

本笔记摘抄自：https://www.cnblogs.com/zhili/archive/2012/07/23/Event_Constructor.html，记录一下学习过程以备后续查用。

前面讲的线程同步主要是用户模式的（CLR Via C# 一书中是这么定义的，书中说到线程同步分两种：一、用户模式构造 二、内核模式构造），对于内核模式构造

（指的的是构造操作系内核对象），我们使用.NET Framework中的类如AutoResetEvent、Semaphore中方法来实现线程同步，其实其内部是调用操作系统中的内核

对象来实现的线程同步，此时就会将线程从托管代码转为内核代码。而用户模式构造，因为没有调用操作系统内核对象，所以线程只会在用户的托管代码上执行。

    一、WaitHandle基类介绍

    System.Threading命名空间中提供了一个WaitHandle 的抽象基类，此类就是包装了一个Windows内核对象的句柄（句柄可以理解为标示了对象实例的一个数字，

具体大家可以查资料深入理解下，在这里只是提出理解句柄也是很重要的）。

在.NET Framework中提供了从WaitHandle类派生的类，它们的继承关系为：

    WaitHandle

　    EventWaitHandle

            AutoResetEvent

            ManualResetEvent

        Semaphore

        Mutex

当我们用构造函数来实例化AutoResetEvent、ManualResetEvent、Semaphore、Mutex这些类的对象时，其内部都调用了Win32 CreateEvent或者

CreateEvent函数或者CreateSemaphore或者CreateMutex函数，这些函数调用返回的句柄值都保存在WaitHandle基类定义的SafeWaitHandle字段中。

    二、事件(Event)类实现线程同步

2.1 AutoResetEvent （自动重置事件）

2.1.1先讲讲AutoResetEvent类的构造函数，其定义为：

public AutoResetEvent(bool initialState);

构造函数中用一个bool 类型的初始状态来设置AutoResetEvent对象的状态。如果要将AutoResetEvent对象的初始状态设置为终止，则传入bool值为true；

若要设置为非终止，则传入bool值为false。

2.2.2WaitOne方法定义：

public virtual bool WaitOne(int millisecondsTimeout);

该方法用来阻塞线程，当在指定的时间间隔还没有收到一个信号时，将返回false。

调用Set方法发信号来释放等待线程。

在使用过程中WaitOne方法和Set方法都是成对出现的：

一个用于阻塞线程，等待信号；

一个用来释放等待线程(就是说调用set方法来发送一个信号，此时WaitOne接受到信号，就释放阻塞的线程，线程就可以继续运行。)

线程通过调用AutoResetEvent的WaitOne方法来等待信号，如果AutoResetEvent对象为非终止状态，则线程被阻止，直到线程调用Set方法来恢复线程执行；

如果AutoResetEvent为终止状态时，则线程不会被阻止，此时AutoResetEvent将立即释放线程并返回为非终止状态（指出有线程在使用资源的一种状态）。

下面代码演示AutoResetEvent的使用：

    class Program
    {
        //创建对象
        public static AutoResetEvent autoResetEvent = new AutoResetEvent(false);

        static void Main(string[] args)
        {
            #region 线程同步：AutoResetEvent的使用
            Console.WriteLine("Main thread start run at: " + DateTime.Now.ToLongTimeString());
            Thread thread = new Thread(WaitOneMethod);
            thread.Start();

            //阻塞主线程3秒钟
            Thread.Sleep();

            //释放线程
            autoResetEvent.Set();
            Console.Read();
            #endregion
        }

        /// <summary>
        /// WaitOne方法
        /// </summary>
        public static void WaitOneMethod()
        {
            autoResetEvent.WaitOne();
            Console.WriteLine("Method restart run at: " + DateTime.Now.ToLongTimeString());
        }
    }

运行结果如下：

若创建对象时，把它改为public static AutoResetEvent autoResetEvent = new AutoResetEvent(true); ，看到的输出结果的时间就是一样的了。因为设置为True时，

表示此时已经为终止状态了。因此，autoResetEvent.Set()可以理解为将autoResetEvent的状态设置为终止状态，因而释放线程。

上面用到的是没带参数的WaitOne方法，该方法表示无限制阻塞线程，直到收到一个事件为止（通过Set方法来发送一个信号）。

通过bool WaitOne(int millisecondsTimeout)，当超时时，线程即使没收到Set发来的信号，也将不再阻塞线程而让它继续运行，只是WaitOne方法返回的值不一样：

当收到Set信号时返回值为True，否则返回值为false。

下面代码演示WaitOne(millisecondsTimeout)的使用：

    class Program
    {
        //创建对象
        public static AutoResetEvent autoResetEvent = new AutoResetEvent(false);

        static void Main(string[] args)
        {
            #region 线程同步：WaitOne(millisecondsTimeout)的使用
            Console.WriteLine("Main thread start run at: " + DateTime.Now.ToLongTimeString());
            Thread thread = new Thread(WaitOneTimeoutMethod);
            thread.Start();

            //阻塞主线程3秒钟
            Thread.Sleep();

            //释放线程
            autoResetEvent.Set();
            Console.Read();
            #endregion
        }

        /// <summary>
        /// WaitOneTimeout方法
        /// </summary>
        public static void WaitOneTimeoutMethod()
        {
            if (autoResetEvent.WaitOne())
            {
                Console.WriteLine("Get signal to work.");
                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());
            }
        }
    }

运行结果如下：

若把Thread.Sleep(3000);设为Thread.Sleep(1000);，此时线程将收到Set发过来的信号，得到的结果将是Get signal to work，时间相差就只有1秒了。

    2.2 ManualResetEvent(手动重置事件)

ManualResetEvent和AutoResetEvent的使用方法很类似，因为他们都是从EventWaitHandle类派生的，不过他们还是有些区别：

2.2.1AutoResetEvent 为终止状态(true)时，如果线程调用WaitOne方法的话线程是不会被阻止的。此时AutoResetEvent将立即释放线程并返回到非终止状态(false)，

在这之后如果线程再次调用WaitOne方法的话，线程将会被阻止。(注：调用WaitOne方法自动改变状态，仅对初始状态为终止状态时有效。)

2.2.2ManualResetEvent为终止状态(true)时，如果线程调用WaitOne方法的话线程也是不会被阻止的。此ManualResetEvent将立即释放线程但不会返回到非终止

状态(false)，除非我们手动将状态改为终止状态(false)，否则在这之后如果线程再次调用WaitOne方法的话，线程不会被阻止。

下面代码演示两者的区别：

    class Program
    {
        //创建对象
        public static AutoResetEvent autoResetEvent = new AutoResetEvent(false);
        public static ManualResetEvent manualResetEvent = new ManualResetEvent(false);

        static void Main(string[] args)
        {
            #region 线程同步：ManualResetEvent的使用
            Console.WriteLine("Main thread start run at: " + DateTime.Now.ToLongTimeString());

            Thread threadAuto = new Thread(AutoResetEventMethod);
            threadAuto.Start();
            autoResetEvent.Set();
            threadAuto = new Thread(AutoResetEventMethod);
            threadAuto.Start();

            Thread threadManual = new Thread(ManualResetEventMethod);
            threadManual.Start();
            manualResetEvent.Set();
            threadManual = new Thread(ManualResetEventMethod);
            threadManual.Start();

            Console.Read();
            #endregion
        }

        /// <summary>
        /// AutoResetEvent方法
        /// </summary>
        public static void AutoResetEventMethod()
        {
            autoResetEvent.WaitOne();
            Console.WriteLine("Autoresetevent method restart run at: " + DateTime.Now.ToLongTimeString());
        }

        /// <summary>
        /// ManualResetEvent方法
        /// </summary>
        public static void ManualResetEventMethod()
        {
            manualResetEvent.WaitOne();
            Console.WriteLine("Manualresetevent method restart run at: " + DateTime.Now.ToLongTimeString());
        }
    }

运行结果如下：

    2.3 跨进程之间同步

内核模式构造可实现同一台机器上的不同进程中的线程进行同步，因此可以使用AutoResetEvent来实现此功能。此时需要对AutoResetEvent进行命名，

但是AutoResetEvent只提供了带一个参数的构造函数，该如何实现呢？

办法还是有的，因为AutoResetEvent是继承自EventWaitHandle类，而EventWaitHandle类有多个构造函数。

除了之前的方法创建AutoResetEvent对象外，还可以通过EventWaitHandle autoEvent = new EventWaitHandle (false, EventResetMode.Auto,"My");这样

的方式来构造AutoResetEvent对象，此方式指定了名称。

下面代码演示跨进程之间的线程同步：

第一个进程代码：

    class Program
    {
        //创建对象
        public static EventWaitHandle autoEventFirst = new EventWaitHandle(false, EventResetMode.AutoReset, "First");
        public static EventWaitHandle autoEventSecond = new EventWaitHandle(false, EventResetMode.AutoReset, "Second");

        static void Main(string[] args)
        {
            #region 使用AutoResetEvent实现跨进程之间的线程同步
            Console.WriteLine("First main thread start run at: " + DateTime.Now.ToLongTimeString());
            Thread thread = new Thread(EventWaitHandleMethod);
            thread.Start();

            //为了有时间去启动另外一个进程
            Thread.Sleep();
            autoEventFirst.Set();
            autoEventSecond.Set();
            Console.Read();
            #endregion
        }

        /// <summary>
        /// EventWaitHandle方法
        /// </summary>
        public static void EventWaitHandleMethod()
        {
            autoEventFirst.WaitOne();
            Console.WriteLine("First method start at:" + DateTime.Now.ToLongTimeString());
        }
    }

第二个进程代码：

    class Program
    {
        //创建对象
        public static EventWaitHandle autoEventSecond = new EventWaitHandle(false, EventResetMode.AutoReset, "Second");
        static void Main(string[] args)
        {
            #region 通过AutoResetEvent实现跨进程间的线程同步
            Console.WriteLine("Second main thread start run at: " + DateTime.Now.ToLongTimeString());
            Thread thread = new Thread(EventWaitHandleMethod);
            thread.Start();
            Console.Read();
            #endregion
        }

        /// <summary>
        /// EventWaitHandle方法
        /// </summary>
        public static void EventWaitHandleMethod()
        {
            autoEventSecond.WaitOne();
            Console.WriteLine("Second method start at:" + DateTime.Now.ToLongTimeString());
        }
    }

运行结果如下：

从结果可以看出，第一个进程的autoEventSecond.Set();信号发出后，第二个进程可以收到并释放线程。