C#多執行緒學習(六) 互斥物件

孤冢清風發表於2016-06-14
C#執行緒物件

如何控制好多個執行緒相互之間的聯絡，不產生衝突和重複，這需要用到互斥物件，即：System.Threading 名稱空間中的 Mutex 類。

我們可以把Mutex看作一個計程車，乘客看作執行緒。乘客首先等車，然後上車，最後下車。當一個乘客在車上時，其他乘客就只有等他下車以後才可以上車。而執行緒與Mutex物件的關係也正是如此，執行緒使用Mutex.WaitOne()方法等待Mutex物件被釋放，如果它等待的Mutex物件被釋放了，它就自動擁有這個物件，直到它呼叫Mutex.ReleaseMutex()方法釋放這個物件，而在此期間，其他想要獲取這個Mutex物件的執行緒都只有等待。

下面這個例子使用了Mutex物件來同步四個執行緒，主執行緒等待四個執行緒的結束，而這四個執行緒的執行又是與兩個Mutex物件相關聯的。

其中還用到AutoResetEvent類的物件，可以把它理解為一個訊號燈。這裡用它的有訊號狀態來表示一個執行緒的結束。
// AutoResetEvent.Set()方法設定它為有訊號狀態
// AutoResetEvent.Reset()方法設定它為無訊號狀態
Mutex 類的程式示例：

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 ");
         //建立一個Mutex物件，並且命名為MyMutex
         gM1 = new Mutex(true, "MyMutex");
         //建立一個未命名的Mutex 物件.
         gM2 = new Mutex(true);
         Console.WriteLine(" - Main Owns gM1 and gM2");
         AutoResetEvent[] evs = new AutoResetEvent[4];
         evs[0] = Event1; //為後面的執行緒t1,t2,t3,t4定義AutoResetEvent物件
          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()方法等待一個Mutex陣列中的物件全部被釋放
          t2.Start();// 使用Mutex.WaitOne()方法等待gM1的釋放
          t3.Start();// 使用Mutex.WaitAny()方法等待一個Mutex陣列中任意一個物件被釋放
          t4.Start();// 使用Mutex.WaitOne()方法等待gM2的釋放
Thread.Sleep(2000);
         Console.WriteLine(" - Main releases gM1");
         gM1.ReleaseMutex(); //執行緒t2,t3結束條件滿足
          Thread.Sleep(1000);
         Console.WriteLine(" - Main releases gM2");
         gM2.ReleaseMutex(); //執行緒t1,t4結束條件滿足
          //等待所有四個執行緒結束
          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;//建立一個Mutex陣列作為Mutex.WaitAll()方法的引數
          gMs[1] = gM2;
         Mutex.WaitAll(gMs);//等待gM1和gM2都被釋放
          Thread.Sleep(2000);
         Console.WriteLine("t1Start finished, Mutex.WaitAll(Mutex[]) satisfied");
         Event1.Set(); //執行緒結束，將Event1設定為有訊號狀態
      }
      public void t2Start() {
         Console.WriteLine("t2Start started, gM1.WaitOne( )");
         gM1.WaitOne();//等待gM1的釋放
          Console.WriteLine("t2Start finished, gM1.WaitOne( ) satisfied");
         Event2.Set();//執行緒結束，將Event2設定為有訊號狀態
      }
      public void t3Start() {
         Console.WriteLine("t3Start started, Mutex.WaitAny(Mutex[])");
         Mutex[] gMs = new Mutex[2];
         gMs[0] = gM1;//建立一個Mutex陣列作為Mutex.WaitAny()方法的引數
          gMs[1] = gM2;
         Mutex.WaitAny(gMs);//等待陣列中任意一個Mutex物件被釋放
          Console.WriteLine("t3Start finished, Mutex.WaitAny(Mutex[])");
         Event3.Set();//執行緒結束，將Event3設定為有訊號狀態
      }
      public void t4Start() {
         Console.WriteLine("t4Start started, gM2.WaitOne( )");
         gM2.WaitOne();//等待gM2被釋放
          Console.WriteLine("t4Start finished, gM2.WaitOne( )");
         Event4.Set();//執行緒結束，將Event4設定為有訊號狀態
      }
   }
}

程式的輸出結果：

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

從執行結果可以很清楚地看到，執行緒t2,t3的執行是以gM1的釋放為條件的，而t4在gM2釋放後開始執行，t1則在gM1和gM2都被釋放了之後才執行。Main()函式最後，使用WaitHandle等待所有的AutoResetEvent物件的訊號，這些物件的訊號代表相應執行緒的結束。

C#多執行緒學習系列：

C#多執行緒學習(一) 多執行緒的相關概念

http://www.cnblogs.com/zpx1986/p/5571506.html

C#多執行緒學習(二) 如何操縱一個執行緒 
http://www.cnblogs.com/zpx1986/p/5584256.html

C#多執行緒學習(三) 生產者和消費者 
http://www.cnblogs.com/zpx1986/p/5584305.html

C#多執行緒學習(四) 多執行緒的自動管理(執行緒池) 
http://www.cnblogs.com/zpx1986/p/5584351.html

C#多執行緒學習(五) 多執行緒的自動管理(定時器) 
http://www.cnblogs.com/zpx1986/p/5584370.html

C#多執行緒學習(六) 互斥物件 
http://www.cnblogs.com/zpx1986/p/5584387.html

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