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C#多线程编程中的锁系统(三)

  • 时间:2022-05-31 03:34 编辑: 来源: 阅读:
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摘要:C#多线程编程中的锁系统(三)
本章主要说下基于内核模式构造的线程同步方式,事件,信号量。 [b]目录[/b] 一:理论 二:WaitHandle 三:AutoResetEvent 四:ManualResetEvent 五:总结 [b]一:理论[/b] 我们晓得线程同步可分为,用户模式构造和内核模式构造。 内核模式构造:是由windows系统本身使用,内核对象进行调度协助的。内核对象是系统地址空间中的一个内存块,由系统创建维护。   内核对象为内核所拥有,而不为进程所拥有,所以不同进程可以访问同一个内核对象, 如进程,线程,作业,事件,文件,信号量,互斥量等都是内核对象。   而信号量,互斥体,事件是windows专门用来帮助我们进行线程同步的内核对象。   对于线程同步操作来说,内核对象只有2个状态, 触发(终止,true)、未触发(非终止,false)。 未触发不可调度,触发可调度。 用户模式构造:是由特殊CPU指令来协调线程,上节讲的volatile实现就是一种,Interlocked也是。  也可称为非阻塞线程同步。 [b]二:WaitHandle[/b] 在windows编程中,我们通过API创建一个内核对象后会返回一个句柄,句柄则是每个进程句柄表的索引,而后可以拿到内核对象的指针、掩码、标示等。  而WaitHandle抽象基类类作用是包装了一个windows内核对象的句柄。我们来看下其中一个WaitOne的函数源码(略精简)。  
[u]复制代码[/u] 代码如下:
 public virtual bool WaitOne(TimeSpan timeout)         {             return WaitOne(timeout, false);         }         [System.Security.SecuritySafeCritical]  // auto-generated         [SuppressMessage("Microsoft.Concurrency", "CA8001", Justification = "Reviewed for thread-safety.")]         private bool WaitOne(long timeout, bool exitContext)         {             return InternalWaitOne(safeWaitHandle, timeout, hasThreadAffinity, exitContext);         }         [System.Security.SecurityCritical]          internal static bool InternalWaitOne(SafeHandle waitableSafeHandle, long millisecondsTimeout, bool hasThreadAffinity, bool exitContext)         {             Contract.EndContractBlock();             int ret = WaitOneNative(waitableSafeHandle, (uint)millisecondsTimeout, hasThreadAffinity, exitContext);                         if (ret == WAIT_ABANDONED)             {                 ThrowAbandonedMutexException();             }             return (ret != WaitTimeout);         }         //调用win32 waitforsingleobjectEx         [System.Security.SecurityCritical]         [ResourceExposure(ResourceScope.None)]         [MethodImplAttribute(MethodImplOptions.InternalCall)]         private static extern int WaitOneNative(SafeHandle waitableSafeHandle, uint millisecondsTimeout, bool hasThreadAffinity, bool exitContext);  
 WaitAll 和WaitAny 调用win32中,waitformultipleobjectsEx函数。 SignalAndWaitOne 调用win32中,signalandwait函数。 调用api带ex都是设置超时的。 如果我们在c#中不传,默认是-1 表示无限期等待。 其中SafeWaitHandle字段,包含了一个win32内核对象句柄。 理解了WaitHandle其他都好办了,我们来看下它的派生类型。
[u]复制代码[/u] 代码如下:
WaitHandle   |——EventWaitHandle                  事件构造。     |——AutoResetEvent     |——ManualResetEvent   |——Semaphore                         信号量构造。   |——Mutex                                 互斥体构造。
其中Semaphore和mutex第一章已经说过了,下面来看看其他的。 [b]三:AutoResetEvent[/b]    使用示例如下,有简单注释。   关于描述,尽量贴近系统自身术语。
[u]复制代码[/u] 代码如下:
static void Main(string[] args)         {             //AutoResetEvent example             //AutoResetEvent 通知正在等待的线程已发生的事件。             AutoResetEvent waitHandler = new AutoResetEvent(false);//false 即非终止,未触发。             new Thread(() =>             {                 waitHandler.WaitOne();  //阻塞当前线程,等待底层内核对象收到信号。                 Console.WriteLine("接收到信号,开始处理。");             }).Start();             new Thread(() =>             {                 Thread.Sleep(2000);                 Console.WriteLine("发信号");                 waitHandler.Set();    //向内核对象发送信号。设置事件对象为非终止状态、false,解除阻塞。              }).Start();             //waitHandler.Close(); //释放句柄资源。             //waitHandler.Reset();  //手动设置事件为非终止状态、false,线程阻止。             Console.ReadLine();         }
WaitOne 阻塞线程,非自旋。 Set()   发出一个信号后,设置事件状态为false。  这本应该是2步的操作,AutoResetEvent.set()函数,给2步一起自动做了,很方便。 [b]四:ManualResetEvent[/b]  这个和上面基本一样,从字面来说需要手动重置状态,我们来看例子。  
[u]复制代码[/u] 代码如下:
 ManualResetEvent manualWaitHandler = new ManualResetEvent(false);//false 即非终止,未触发。             new Thread(() =>             {                 manualWaitHandler.WaitOne();  //阻塞当前线程对象,等待信号。                 Console.WriteLine("接收到信号,开始处理。");                 manualWaitHandler.Reset();  //手动 设置事件对象状态为非终止状态,false。                 manualWaitHandler.WaitOne();  //这里直接阻塞等待无效,因为事件对象还是true,必须手动调reset。                 Console.WriteLine("第二次接收到信号,开始处理。");             }).Start();             new Thread(() =>             {                 Thread.Sleep(2000);                 Console.WriteLine("发信号");                 manualWaitHandler.Set();    //向事件对象发送ok信号。。                 Thread.Sleep(2000);                 Console.WriteLine("第二次发信号");                 manualWaitHandler.Set();             }).Start();             Console.ReadLine();  
这2则区别很小,其实是系统Api的区分,不是net类库实现的。 在Win32Native类中,我可以看到KERNEL32 api 有这么个参数isManualReset。
[u]复制代码[/u] 代码如下:
 [DllImport(KERNEL32, SetLastError=true, CharSet=CharSet.Auto, BestFitMapping=false)]         [ResourceExposure(ResourceScope.Machine)] // Machine or none based on the value of "name"         internal static extern SafeWaitHandle CreateEvent(SECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttributes, bool isManualReset, bool initialState, String name);
[b]五:总结[/b] 基于内核模式构造的同步步骤是:   托管代码->用户模式代码->内核模式代码。 用户模式构造, 是利用CPU特殊指令,进行原子操作。 用户模式代码,如图。 是指  托管代码调用 win32代码 这一层,   之后在调内核模式代码。 [img]http://files.jb51.net/file_images/article/201504/201541093940738.jpg?201531093952[/img]
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