C#在.NET Core中的信號(hào)量、互斥鎖與同步原語(yǔ)

在.NET Core中，C#提供了多種同步原語(yǔ)來幫助控制對(duì)共享資源的訪問

1. 信號(hào)量（Semaphore）：信號(hào)量是一個(gè)計(jì)數(shù)器，用于管理對(duì)一組資源的訪問。當(dāng)一個(gè)線程需要訪問資源時(shí)，它會(huì)請(qǐng)求信號(hào)量。如果信號(hào)量的計(jì)數(shù)器大于零，線程將獲得訪問權(quán)限，并將計(jì)數(shù)器減一。當(dāng)線程完成資源訪問后，它會(huì)釋放信號(hào)量，將計(jì)數(shù)器加一。如果計(jì)數(shù)器為零，請(qǐng)求線程將被阻塞，直到其他線程釋放信號(hào)量。

   示例：

   using System.Threading;
   
   class Program
   {
       static Semaphore semaphore = new Semaphore(3, 3);
   
       static void Main()
       {
           for (int i = 0; i < 10; i++)
           {
               new Thread(Work).Start();
           }
       }
   
       static void Work()
       {
           semaphore.WaitOne();
           Console.WriteLine($"Thread {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId} is working");
           Thread.Sleep(1000);
           Console.WriteLine($"Thread {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId} has finished");
           semaphore.Release();
       }
   }
   

2. 互斥鎖（Mutex）：互斥鎖是一種同步原語(yǔ)，用于確保一次只有一個(gè)線程訪問共享資源。當(dāng)一個(gè)線程請(qǐng)求互斥鎖時(shí)，如果鎖未被占用，線程將獲得鎖并繼續(xù)執(zhí)行。如果鎖已被占用，請(qǐng)求線程將被阻塞，直到鎖被釋放。

   示例：

   using System.Threading;
   
   class Program
   {
       static Mutex mutex = new Mutex();
       static int counter = 0;
   
       static void Main()
       {
           for (int i = 0; i < 10; i++)
           {
               new Thread(Increment).Start();
           }
       }
   
       static void Increment()
       {
           mutex.WaitOne();
           counter++;
           Console.WriteLine($"Thread {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId} incremented the counter to {counter}");
           mutex.ReleaseMutex();
       }
   }
   

3. 其他同步原語(yǔ)：除了信號(hào)量和互斥鎖之外，.NET Core還提供了其他同步原語(yǔ)，如Monitor、ReaderWriterLockSlim和SemaphoreSlim。這些原語(yǔ)可以根據(jù)不同的場(chǎng)景和需求進(jìn)行選擇使用。

   • Monitor類提供了一種簡(jiǎn)單的同步機(jī)制，用于確保一次只有一個(gè)線程訪問代碼段。它類似于互斥鎖，但使用起來更簡(jiǎn)單。
   • ReaderWriterLockSlim類允許多個(gè)線程同時(shí)讀取共享資源，但在寫入時(shí)會(huì)阻止其他線程訪問。這在讀操作遠(yuǎn)多于寫操作的場(chǎng)景下非常有用。
   • SemaphoreSlim類是一個(gè)輕量級(jí)的信號(hào)量實(shí)現(xiàn)，用于限制對(duì)共享資源的訪問。它比Semaphore類更高效，因?yàn)樗粫?huì)導(dǎo)致線程切換到內(nèi)核模式。

在使用同步原語(yǔ)時(shí)，務(wù)必注意死鎖和資源爭(zhēng)用的問題。死鎖是指兩個(gè)或多個(gè)線程相互等待對(duì)方釋放資源的情況，導(dǎo)致程序無法繼續(xù)執(zhí)行。為了避免死鎖，可以使用超時(shí)參數(shù)、按順序請(qǐng)求鎖或者使用Mutex的TryEnter方法等方法。此外，始終在finally塊中釋放鎖，以確保即使發(fā)生異常也能正確釋放資源。