多線程中的鎖系統(tǒng)(三)-WaitHandle、AutoResetEvent、ManualResetEvent

本章主要介紹下基于內(nèi)核模式構(gòu)造的線程同步方式，事件，信號(hào)量。

閱讀目錄:

1. 理論
2. WaitHandle
3. AutoResetEvent
4. ManualResetEvent
5. 總結(jié)

理論

Windows的線程同步方式可分為2種，用戶模式構(gòu)造和內(nèi)核模式構(gòu)造。

內(nèi)核模式構(gòu)造：是由Windows系統(tǒng)本身使用，內(nèi)核對(duì)象進(jìn)行調(diào)度協(xié)助的。內(nèi)核對(duì)象是系統(tǒng)地址空間中的一個(gè)內(nèi)存塊，由系統(tǒng)創(chuàng)建維護(hù)。

　　內(nèi)核對(duì)象為內(nèi)核所擁有，而不為進(jìn)程所擁有，所以不同進(jìn)程可以訪問(wèn)同一個(gè)內(nèi)核對(duì)象,如進(jìn)程，線程，作業(yè)，事件，文件，信號(hào)量，互斥量等都是內(nèi)核對(duì)象。

　　而信號(hào)量，互斥體，事件是Windows專門(mén)用來(lái)幫助我們進(jìn)行線程同步的內(nèi)核對(duì)象。

　　對(duì)于線程同步操作來(lái)說(shuō)，內(nèi)核對(duì)象只有2個(gè)狀態(tài)， 觸發(fā)(終止，true)、未觸發(fā)(非終止，false)。 未觸發(fā)不可調(diào)度，觸發(fā)可調(diào)度。

用戶模式構(gòu)造：是由特殊CPU指令來(lái)協(xié)調(diào)線程，上節(jié)講的volatile實(shí)現(xiàn)就是一種，Interlocked也是。 也可稱為非阻塞線程同步。

WaitHandle

在windows編程中，通過(guò)API創(chuàng)建一個(gè)內(nèi)核對(duì)象后會(huì)返回一個(gè)句柄，句柄則是每個(gè)進(jìn)程句柄表的索引，而后可以拿到內(nèi)核對(duì)象的指針、掩碼、標(biāo)示等。

而WaitHandle抽象基類類作用是包裝了一個(gè)windows內(nèi)核對(duì)象的句柄。我們來(lái)看下其中一個(gè)WaitOne的函數(shù)源碼(略精簡(jiǎn))。

        public virtual bool WaitOne(TimeSpan timeout)        {            return WaitOne(timeout, false);         }        [System.Security.SecuritySafeCritical]  // auto-generated        [Sup
WaitAll 和WaitAny 調(diào)用win32中，waitformultipleobjectsEx函數(shù)。
SignalAndWaitOne 調(diào)用win32中，signalandwait函數(shù)。
調(diào)用api帶ex都是設(shè)置超時(shí)的。 如果我們?cè)赾#中不傳，默認(rèn)是-1 表示無(wú)限期等待。
其中SafeWaitHandle字段，包含了一個(gè)win32內(nèi)核對(duì)象句柄。
理解了WaitHandle其他都好辦了，我們來(lái)看下它的派生類型。
WaitHandle    　　|——EventWaitHandle        事件構(gòu)造。         　　　　|——AutoResetEvent         　　　　|——ManualResetEvent    　　|——Semaphore             信號(hào)量構(gòu)造。    　　|——Mutex                 互斥體構(gòu)造。
其中Semaphore和mutex第一篇已經(jīng)介紹過(guò)了，下面來(lái)看看其他的。
AutoResetEvent
 使用示例如下，有簡(jiǎn)單注釋。  關(guān)于描述，盡量貼近系統(tǒng)自身術(shù)語(yǔ)。
  static void Main(string[] args)        {            //AutoResetEvent example            //AutoResetEvent 通知正在等待的線程已發(fā)生的事件。            AutoResetEvent waitHandler = new AutoResetEvent(false);//false 即非終止，未觸發(fā)。            new Thread(() =>            {                waitHandler.WaitOne();  //阻塞當(dāng)前線程，等待底層內(nèi)核對(duì)象收到信號(hào)。                Console.WriteLine("接收到信號(hào)，開(kāi)始處理。");            }).Start();            new Thread(() =>            {                Thread.Sleep(2000);                Console.WriteLine("發(fā)信號(hào)");                waitHandler.Set();    //向內(nèi)核對(duì)象發(fā)送信號(hào)。設(shè)置事件對(duì)象為非終止?fàn)顟B(tài)、false，解除阻塞。              }).Start();            //waitHandler.Close(); //釋放句柄資源。            //waitHandler.Reset();  //手動(dòng)設(shè)置事件為非終止?fàn)顟B(tài)、false，線程阻止。            Console.ReadLine();        }
WaitOne 阻塞線程，非自旋。
Set()  發(fā)出一個(gè)信號(hào)后，設(shè)置事件狀態(tài)為false。 這本應(yīng)該是2步的操作，AutoResetEvent.set()函數(shù)，給2步一起自動(dòng)做了，很方便。
ManualResetEvent
這個(gè)和上面基本一樣，從字面來(lái)說(shuō)需要手動(dòng)重置狀態(tài)，我們來(lái)看例子。
            ManualResetEvent manualWaitHandler = new ManualResetEvent(false);//false 即非終止，未觸發(fā)。            new Thread(() =>            {                manualWaitHandler.WaitOne();  //阻塞當(dāng)前線程對(duì)象，等待信號(hào)。                Console.WriteLine("接收到信號(hào)，開(kāi)始處理。");                manualWaitHandler.Reset();  //手動(dòng) 設(shè)置事件對(duì)象狀態(tài)為非終止?fàn)顟B(tài)，false。                manualWaitHandler.WaitOne();  //這里直接阻塞等待無(wú)效，因?yàn)槭录?duì)象還是true，必須手動(dòng)調(diào)reset。                Console.WriteLine("第二次接收到信號(hào)，開(kāi)始處理。");            }).Start();            new Thread(() =>            {                Thread.Sleep(2000);                Console.WriteLine("發(fā)信號(hào)");                manualWaitHandler.Set();    //向事件對(duì)象發(fā)送ok信號(hào)。。                Thread.Sleep(2000);                Console.WriteLine("第二次發(fā)信號(hào)");                manualWaitHandler.Set();            }).Start();            Console.ReadLine();
這2者區(qū)別很小，其實(shí)是系統(tǒng)Api的區(qū)分，不是net類庫(kù)實(shí)現(xiàn)的。
在Win32Native類中，我可以看到KERNEL32 api 有這么個(gè)參數(shù)isManualReset。
 [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);
總結(jié)
基于內(nèi)核模式構(gòu)造的同步步驟是：  托管代碼->用戶模式代碼->內(nèi)核模式代碼。
用戶模式構(gòu)造， 是利用CPU特殊指令，進(jìn)行原子操作。
用戶模式代碼，如圖。 是指 托管代碼調(diào)用 win32代碼 這一層，  之后在調(diào)內(nèi)核模式代碼。
參考CLR via c#及Windows核心編程第五版。