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

本章主要介紹下基于內核模式構造的線程同步方式，事件，信號量。

閱讀目錄:

1. 理論
2. WaitHandle
3. AutoResetEvent
4. ManualResetEvent
5. 總結

理論

Windows的線程同步方式可分為2種，用戶模式構造和內核模式構造。

內核模式構造：是由Windows系統本身使用，內核對象進行調度協助的。內核對象是系統地址空間中的一個內存塊，由系統創建維護。

　　內核對象為內核所擁有，而不為進程所擁有，所以不同進程可以訪問同一個內核對象,如進程，線程，作業，事件，文件，信號量，互斥量等都是內核對象。

　　而信號量，互斥體，事件是Windows專門用來幫助我們進行線程同步的內核對象。

　　對于線程同步操作來說，內核對象只有2個狀態， 觸發(終止，true)、未觸發(非終止，false)。 未觸發不可調度，觸發可調度。

用戶模式構造：是由特殊CPU指令來協調線程，上節講的volatile實現就是一種，Interlocked也是。 也可稱為非阻塞線程同步。

WaitHandle

在windows編程中，通過API創建一個內核對象后會返回一個句柄，句柄則是每個進程句柄表的索引，而后可以拿到內核對象的指針、掩碼、標示等。

而WaitHandle抽象基類類作用是包裝了一個windows內核對象的句柄。我們來看下其中一個WaitOne的函數源碼(略精簡)。

        public virtual bool WaitOne(TimeSpan timeout)        {            return WaitOne(timeout, false);         }        [System.Security.SecuritySafeCritical]  // auto-generated        [Sup
WaitAll 和WaitAny 調用win32中，waitformultipleobjectsEx函數。
SignalAndWaitOne 調用win32中，signalandwait函數。
調用api帶ex都是設置超時的。 如果我們在c#中不傳，默認是-1 表示無限期等待。
其中SafeWaitHandle字段，包含了一個win32內核對象句柄。
理解了WaitHandle其他都好辦了，我們來看下它的派生類型。
WaitHandle    　　|——EventWaitHandle        事件構造。         　　　　|——AutoResetEvent         　　　　|——ManualResetEvent    　　|——Semaphore             信號量構造。    　　|——Mutex                 互斥體構造。
其中Semaphore和mutex第一篇已經介紹過了，下面來看看其他的。
AutoResetEvent
 使用示例如下，有簡單注釋。  關于描述，盡量貼近系統自身術語。
  static void Main(string[] args)        {            //AutoResetEvent example            //AutoResetEvent 通知正在等待的線程已發生的事件。            AutoResetEvent waitHandler = new AutoResetEvent(false);//false 即非終止，未觸發。            new Thread(() =>            {                waitHandler.WaitOne();  //阻塞當前線程，等待底層內核對象收到信號。                Console.WriteLine("接收到信號，開始處理。");            }).Start();            new Thread(() =>            {                Thread.Sleep(2000);                Console.WriteLine("發信號");                waitHandler.Set();    //向內核對象發送信號。設置事件對象為非終止狀態、false，解除阻塞。              }).Start();            //waitHandler.Close(); //釋放句柄資源。            //waitHandler.Reset();  //手動設置事件為非終止狀態、false，線程阻止。            Console.ReadLine();        }
WaitOne 阻塞線程，非自旋。
Set()  發出一個信號后，設置事件狀態為false。 這本應該是2步的操作，AutoResetEvent.set()函數，給2步一起自動做了，很方便。
ManualResetEvent
這個和上面基本一樣，從字面來說需要手動重置狀態，我們來看例子。
            ManualResetEvent manualWaitHandler = new ManualResetEvent(false);//false 即非終止，未觸發。            new Thread(() =>            {                manualWaitHandler.WaitOne();  //阻塞當前線程對象，等待信號。                Console.WriteLine("接收到信號，開始處理。");                manualWaitHandler.Reset();  //手動 設置事件對象狀態為非終止狀態，false。                manualWaitHandler.WaitOne();  //這里直接阻塞等待無效，因為事件對象還是true，必須手動調reset。                Console.WriteLine("第二次接收到信號，開始處理。");            }).Start();            new Thread(() =>            {                Thread.Sleep(2000);                Console.WriteLine("發信號");                manualWaitHandler.Set();    //向事件對象發送ok信號。。                Thread.Sleep(2000);                Console.WriteLine("第二次發信號");                manualWaitHandler.Set();            }).Start();            Console.ReadLine();
這2者區別很小，其實是系統Api的區分，不是net類庫實現的。
在Win32Native類中，我可以看到KERNEL32 api 有這么個參數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
基于內核模式構造的同步步驟是：  托管代碼->用戶模式代碼->內核模式代碼。
用戶模式構造， 是利用CPU特殊指令，進行原子操作。
用戶模式代碼，如圖。 是指 托管代碼調用 win32代碼 這一層，  之后在調內核模式代碼。
參考CLR via c#及Windows核心編程第五版。