weidagang2046的專欄

??? 從開始接觸多線（進）程編程模型開始，學習的就是和信號量(Semaphore)相關的同步原語。不知道為什么 .Net Framework 里卻沒有相應的東東。要命的是, 我以前有很多久經考驗的C++代碼都是用她來實現的, 為了不使革命先烈的藥白吃, 血白流, 只好自己生一個了。

?

什么是信號量(Semaphore)

??? 如果你已經了解信號量(Semaphore)的概念了，請跳過這一段。
????
????信號量(Semaphore)是在多線程環境下使用的一種設施, 它負責協調各個線程, 以保證它們能夠正確、合理的使用公共資源。

??? 我們來看看一個停車場是怎樣運作的。為了簡單起見，假設停車場只有三個車位，一開始三個車位都是空的。這是如果同時來了五輛車，看門人允許其中三輛不受阻礙的進入，然后放下車攔，剩下的車則必須在入口等待，此后來的車也都不得不在入口處等待。這時，有一輛車離開停車場，看門人得知后，打開車攔，放入一輛，如果又離開兩輛，則又可以放入兩輛，如此往復。

?

??? 在這個停車場系統中，車位是公共資源，每輛車好比一個線程，看門人起的就是信號量的作用。

??? 更進一步，信號量的特性如下：信號量是一個非負整數（車位數），所有通過它的線程（車輛）都會將該整數減一（通過它當然是為了使用資源），當該整數值為零時，所有試圖通過它的線程都將處于等待狀態。在信號量上我們定義兩種操作： Wait （等待） 和 Release （釋放）。 當一個線程調用 Wait等待）操作 時，它要么通過然后將信號量減一，要么一自等下去，直到信號量大于一或超時。 Release（釋放） 實際上是在信號量上執行加操作，對應于車輛離開停車場，該操作之所以叫做“釋放”是應為加操作實際上是釋放了由信號量守護的資源。

?

實現
?

???大家都知道， .Net Framework類庫中 提供的線程同步設施包括：

??? Monitor ， AutoResetEvent ， ManualResetEvent ， Mutex ， ReadWriteLock 和 InterLock 。 其中 AutoResetEvent ， ManualResetEvent ， Mutex 派生自 WaitHandler ，它們實際上是封裝了操作系統提供的內核對象。而其它的應當是在 .Net 虛擬機中土生土長的。顯然來自操作系統內核對象的設施使用起來效率要差一些。不過效率并不是我們這里要考慮的問題，我們將使用 兩個 Monitor 和 一個M anualResetEvent 對象來模擬一個信號量。

代碼如下：

???? public ? class ?Semaphore
???? {
???????? private ?ManualResetEvent?waitEvent? = ? new ?ManualResetEvent( false );
???????? private ? object ?syncObjWait? = ? new ? object ();
???????? private ? int ?????maxCount? = ? 1 ;?????? // 最大資源數
???????? private ? int ?????currentCount? = ? 0 ;?? // 當前資源數

???????? public ?Semaphore()
???????? {

????????}

???????? public ?Semaphore(? int ?maxCount?)
???????? {
???????????? this .maxCount? = ?maxCount;
????????}

???????? public ? bool ?Wait()
???????? {
???????????? lock (?syncObjWait?)?????? // 只能一個線程進入下面代碼
???????????? {
???????????????? bool ?waitResult? = ? this .waitEvent.WaitOne();??? // 在此等待資源數大于零
???????????????? if (?waitResult?)
???????????????? {
???????????????????? lock (? this ?)
???????????????????? {
???????????????????????? if (?currentCount? > ? 0 ?)
???????????????????????? {
????????????????????????????currentCount -- ;
???????????????????????????? if (?currentCount? == ? 0 ?)
???????????????????????????? {
???????????????????????????????? this .waitEvent.Reset();
????????????????????????????}

????????????????????????}
???????????????????????? else
???????????????????????? {
????????????????????????????System.Diagnostics.Debug.Assert(? false ,? " Semaphore?is?not?allow?current?count?<?0 " ?);
????????????????????????}
????????????????????}
????????????????}
???????????????? return ?waitResult;
????????????}
????????}

???????? /**/ /// ? <summary>
???????? /// ?允許超時返回的?Wait?操作
???????? /// ? </summary>
???????? /// ? <param?name="millisecondsTimeout"></param>
???????? /// ? <returns></returns>
???????? public ? bool ?Wait(? int ?millisecondsTimeout?)
???????? {
???????????? lock (?syncObjWait?)?? // ?Monitor?確保該范圍類代碼在臨界區內
???????????? {
???????????????? bool ?waitResult? = ? this .waitEvent.WaitOne(millisecondsTimeout, false );
???????????????? if (?waitResult?)
???????????????? {
???????????????????? lock (? this ?)
???????????????????? {
???????????????????????? if (?currentCount? > ? 0 ?)
???????????????????????? {
????????????????????????????currentCount -- ;
???????????????????????????? if (?currentCount? == ? 0 ?)
???????????????????????????? {
???????????????????????????????? this .waitEvent.Reset();
????????????????????????????}

????????????????????????}
???????????????????????? else
???????????????????????? {
????????????????????????????System.Diagnostics.Debug.Assert(? false ,? " Semaphore?is?not?allow?current?count?<?0 " ?);
????????????????????????}
????????????????????}
????????????????}
???????????????? return ?waitResult;
????????????}
????????}


???????? public ? bool ?Release()
???????? {
???????????? lock (? this ?)? // ?Monitor?確保該范圍類代碼在臨界區內
???????????? {
????????????????currentCount ++ ;
???????????????? if (?currentCount? > ? this .maxCount?)
???????????????? {
????????????????????currentCount? = ? this .maxCount;
???????????????????? return ? false ;
????????????????}
???????????????? this .waitEvent.Set();?? // 允許調用Wait的線程進入
????????????}
???????????? return ? true ;
????????}

????}