C#線程會合實例

2019-11-14 14:01:55

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供稿：網友

有這樣一個題目：四個線程t1,t2,t3,t4,向4個文件中寫入數據，要求：t1只能寫入“1”，t2只能寫入“2”，t3只能寫入“3”，t4只能寫入“4”，對4個文件A，B，C，D寫入如下內容:

A：123412341234.....
B：234123412341....
C：341234123412....
D：412341234123....

簡單分析一下，對于A文件，t1寫入“1”后，我們希望通知t2來寫“2”，并且t1前往D文件等著去寫“1”，以此類推。

1. 通過等待句柄實現

顯然可以用等待句柄來實現，通知t2來寫“2”相當于在一個等待句柄上調用 Set 方法，等待在D文件上寫“1”相當于在另一等待句柄上調用了 WaitOne 方法，下邊是利用4個 AutoResetEvent 來實現它：

class PRogram{    private static List<StreamWriter> _sws;    private static List<AutoResetEvent> _whs;

    private static void Main(string[] args)    {        var fileNames = new List<string> {"A", "B", "C", "D"};                 // 創建或清空文件        fileNames.ForEach(name =>        {            if (!File.Exists(name))                File.Create(name).Close();            else            {                using (var sw = new StreamWriter(name))                    sw.Write("");            }        });        _sws = fileNames.Select(File.AppendText).ToList();                // 為每個文件寫入建立一個等待句柄        _whs = fileNames.Select(name => new AutoResetEvent(false)).ToList();                    // 創建并啟4個線程執行任務        var threads = new List<Thread> {            new Thread(() => Work(1)), new Thread(() => Work(2)), new Thread(() => Work(3)), new Thread(() => Work(4))        };        threads.ForEach(t => t.Start());                // 等待線程結束并關閉 StreamWrite        threads.ForEach(t => t.Join());        Console.WriteLine("任務完成！");        _sws.ForEach(sw => sw.Close());    }    static void Work(int threadIndex)    {        var next = threadIndex - 1;        // 為讓程序能結束，就打印100次        for (int i = 0; i < 100; i++)        {            var wh = _whs[next];            var sw = _sws[next];            lock (sw)            {                sw.Write(threadIndex);            }            next = (next - 1) < 0 ? 3 : next - 1;            WaitHandle.SignalAndWait(wh, _whs[next]);  //在wh上發信號，并在下一個等待句柄上等待執行        }    }}

上述例子中我們創建了4個線程來分別打印1，2，3，4，并且為每個文件的寫入創建了4個等待句柄來進行信號通信。最后主線程在等待所有線程結束后，關閉文件流。為讓程序能正常結束，在 Work 方法中就只循環寫100次。

以t1（列表中第一個線程）為例，在A文件中打印1后，調用 WaitHandle.SignalAndWait(wh,wh[next])，即在wh上發信號通知可以接著寫入了，并在下一個等待句柄上等待寫入信號。

關于 SinalAndWait 的可以參見 Thread in C# 或者對應的中文翻譯。

2. 通過 Barrier 類實現

除了通過等待句柄可以實現題目要求外，同樣可以通過 Wait 和 Pulse 來實現。如果是FrameWork 4.0或更高的版本，可以通過 Barrier 類（它是建立在 Wait / Pulse 和自旋鎖基礎上的）更簡單的實現這個題目。

class Program{    private static Barrier _barrier;    private static void Main(string[] args)    {        var fileNames = new List<string> { "A", "B", "C", "D" };        // 創建或清空文件        fileNames.ForEach(name =>        {            if (!File.Exists(name))                File.Create(name).Close();            else            {                using (var sw = new StreamWriter(name))                    sw.Write("");            }        });                // 在_barrier上調用SignalAndWait的線程會被阻塞直到這個方法被調用4次        _barrier = new Barrier(4);        _sws = fileNames.Select(File.AppendText).ToList();        // 創建并啟4個線程執行任務        var threads = new List<Thread> {            new Thread(() => Work(1)), new Thread(() => Work(2)), new Thread(() => Work(3)), new Thread(() => Work(4))        };        threads.ForEach(t => t.Start());        // 等待線程結束并關閉 StreamWrite        threads.ForEach(t => t.Join());        Console.WriteLine("任務完成！");        _sws.ForEach(sw => sw.Close());    }    static void Work(int threadIndex)    {        var next = threadIndex - 1;        for (int i = 0; i < 100; i++)        {            var sw = _sws[next];            lock (sw)            {                sw.Write(threadIndex);            }            _barrier.SignalAndWait();            next = (next - 1) < 0 ? 3 : next - 1;        }    }}