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多线程中的锁系统(三)-WaitHandle、AutoResetEvent、ManualResetEvent
介绍
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。
目录
一：理论
二：WaitHandle
三：AutoResetEvent
四：ManualResetEvent
五：总结
一：理论
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，互斥量，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。
二：WaitHandle
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)。
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。
WaitHandle
|——EventWaitHandle 事件构造。
|——AutoResetEvent
|——ManualResetEvent
|——Semaphore 信号量构造。
|——Mutex
其中Semaphore和mutex第一章已经说过了，下面来看看其他的。
三：AutoResetEvent
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。
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。
四：ManualResetEvent
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。
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。
[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);
五：总结
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，反之一样。 这样一路下来，性能肯定好不到那里。大家注意区分。
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。
参考资源
1：CLR via c#
2：windows核心编程第五版
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作者：蘑菇先生
出处：http://www.cnblogs.com/mushroom/p/4198429.html
多线程中的锁系统(三)-WaitHandle、AutoResetEvent、ManualResetEvent