C#多线程学习(六) 互斥对象

如何控制好多个线程相互之间的联系,不产生冲突和重复,这需要用到互斥对象,即:System.Threading 命名空间中的 Mutex 类。

我们可以把Mutex看作一个出租车,乘客看作线程。乘客首先等车,然后上车,最后下车。当一个乘客在车上时,其他乘客就只有等他下车以后才可以上车。而线程与Mutex对象的关系也正是如此,线程使用Mutex.WaitOne()方法等待Mutex对象被释放,如果它等待的Mutex对象被释放了,它就自动拥有这个对象,直到它调用Mutex.ReleaseMutex()方法释放这个对象,而在此期间,其他想要获取这个Mutex对象的线程都只有等待。

下面这个例子使用了Mutex对象来同步四个线程,主线程等待四个线程的结束,而这四个线程的运行又是与两个Mutex对象相关联的。

其中还用到AutoResetEvent类的对象,可以把它理解为一个信号灯。这里用它的有信号状态来表示一个线程的结束。
// AutoResetEvent.Set()方法设置它为有信号状态
// AutoResetEvent.Reset()方法设置它为无信号状态


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 ");
            //创建一个Mutex对象,并且命名为MyMutex
            gM1 = new Mutex(true,"MyMutex");
            //创建一个未命名的Mutex 对象.
            gM2 = new Mutex(true);
            Console.WriteLine(" - Main Owns gM1 and gM2");

            AutoResetEvent[] evs = new AutoResetEvent[4];
            evs[0] = Event1; //为后面的线程t1,t2,t3,t4定义AutoResetEvent对象
            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()方法等待一个Mutex数组中的对象全部被释放
            t2.Start( );// 使用Mutex.WaitOne()方法等待gM1的释放
            t3.Start( );// 使用Mutex.WaitAny()方法等待一个Mutex数组中任意一个对象被释放
            t4.Start( );// 使用Mutex.WaitOne()方法等待gM2的释放

            Thread.Sleep(2000);
            Console.WriteLine(" - Main releases gM1");
            gM1.ReleaseMutex( ); //线程t2,t3结束条件满足

            Thread.Sleep(1000);
            Console.WriteLine(" - Main releases gM2");
            gM2.ReleaseMutex( ); //线程t1,t4结束条件满足

            //等待所有四个线程结束
            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;//创建一个Mutex数组作为Mutex.WaitAll()方法的参数
            gMs[1] = gM2;
            Mutex.WaitAll(gMs);//等待gM1和gM2都被释放
            Thread.Sleep(2000);
            Console.WriteLine("t1Start finished, Mutex.WaitAll(Mutex[]) satisfied");
            Event1.Set( ); //线程结束,将Event1设置为有信号状态
      }
    public void t2Start( )
    {
            Console.WriteLine("t2Start started, gM1.WaitOne( )");
            gM1.WaitOne( );//等待gM1的释放
            Console.WriteLine("t2Start finished, gM1.WaitOne( ) satisfied");
            Event2.Set( );//线程结束,将Event2设置为有信号状态
      }
    public void t3Start( )
    {
            Console.WriteLine("t3Start started, Mutex.WaitAny(Mutex[])");
            Mutex[] gMs = new Mutex[2];
            gMs[0] = gM1;//创建一个Mutex数组作为Mutex.WaitAny()方法的参数
            gMs[1] = gM2;
            Mutex.WaitAny(gMs);//等待数组中任意一个Mutex对象被释放
            Console.WriteLine("t3Start finished, Mutex.WaitAny(Mutex[])");
            Event3.Set( );//线程结束,将Event3设置为有信号状态
      }
    public void t4Start( )
    {
            Console.WriteLine("t4Start started, gM2.WaitOne( )");
            gM2.WaitOne( );//等待gM2被释放
            Console.WriteLine("t4Start finished, gM2.WaitOne( )");
            Event4.Set( );//线程结束,将Event4设置为有信号状态
      }
    }
}


程序的输出结果:

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

从执行结果可以很清楚地看到,线程t2,t3的运行是以gM1的释放为条件的,而t4在gM2释放后开始执行,t1则在gM1和gM2都被释放了之后才执行。Main()函数最后,使用WaitHandle等待所有的AutoResetEvent对象的信号,这些对象的信号代表相应线程的结束。