weidagang2046的专栏

    从开始接触多线（进）程编程模型开始，学习的就是和信号量(Semaphore)相关的同步原语。不知道为什么 .Net Framework 里却没有相应的东东。要命的是, 我以前有很多久经考验的C++代码都是用她来实现的, 为了不使革命先烈的药白吃, 血白流, 只好自己生一个了。

什么是信号量(Semaphore)

    如果你已经了解信号量(Semaphore)的概念了，请跳过这一段。
    
    信号量(Semaphore)是在多线程环境下使用的一种设施, 它负责协调各个线程, 以保证它们能够正确、合理的使用公共资源。

    我们来看看一个停车场是怎样运作的。为了简单起见，假设停车场只有三个车位，一开始三个车位都是空的。这是如果同时来了五辆车，看门人允许其中三辆不受阻碍的进入，然后放下车拦，剩下的车则必须在入口等待，此后来的车也都不得不在入口处等待。这时，有一辆车离开停车场，看门人得知后，打开车拦，放入一辆，如果又离开两辆，则又可以放入两辆，如此往复。

    在这个停车场系统中，车位是公共资源，每辆车好比一个线程，看门人起的就是信号量的作用。

    更进一步，信号量的特性如下：信号量是一个非负整数（车位数），所有通过它的线程（车辆）都会将该整数减一（通过它当然是为了使用资源），当该整数值为零时，所有试图通过它的线程都将处于等待状态。在信号量上我们定义两种操作： Wait （等待） 和 Release （释放）。 当一个线程调用 Wait等待）操作 时，它要么通过然后将信号量减一，要么一自等下去，直到信号量大于一或超时。 Release（释放） 实际上是在信号量上执行加操作，对应于车辆离开停车场，该操作之所以叫做“释放”是应为加操作实际上是释放了由信号量守护的资源。

实现
 

   大家都知道， .Net Framework类库中 提供的线程同步设施包括：

    Monitor ， AutoResetEvent ， ManualResetEvent ， Mutex ， ReadWriteLock 和 InterLock 。 其中 AutoResetEvent ， ManualResetEvent ， Mutex 派生自 WaitHandler ，它们实际上是封装了操作系统提供的内核对象。而其它的应当是在 .Net 虚拟机中土生土长的。显然来自操作系统内核对象的设施使用起来效率要差一些。不过效率并不是我们这里要考虑的问题，我们将使用 两个 Monitor 和 一个M anualResetEvent 对象来模拟一个信号量。

代码如下：

     public   class  Semaphore
     {
         private  ManualResetEvent waitEvent  =   new  ManualResetEvent( false );
         private   object  syncObjWait  =   new   object ();
         private   int      maxCount  =   1 ;       // 最大资源数
         private   int      currentCount  =   0 ;   // 当前资源数

         public  Semaphore()
         {

        }

         public  Semaphore(  int  maxCount )
         {
             this .maxCount  =  maxCount;
        }

         public   bool  Wait()
         {
             lock ( syncObjWait )       // 只能一个线程进入下面代码
             {
                 bool  waitResult  =   this .waitEvent.WaitOne();    // 在此等待资源数大于零
                 if ( waitResult )
                 {
                     lock (  this  )
                     {
                         if ( currentCount  >   0  )
                         {
                            currentCount -- ;
                             if ( currentCount  ==   0  )
                             {
                                 this .waitEvent.Reset();
                            }

                        }
                         else
                         {
                            System.Diagnostics.Debug.Assert(  false ,  " Semaphore is not allow current count < 0 "  );
                        }
                    }
                }
                 return  waitResult;
            }
        }

         /**/ ///   <summary>
         ///  允许超时返回的 Wait 操作
         ///   </summary>
         ///   <param name="millisecondsTimeout"></param>
         ///   <returns></returns>
         public   bool  Wait(  int  millisecondsTimeout )
         {
             lock ( syncObjWait )   //  Monitor 确保该范围类代码在临界区内
             {
                 bool  waitResult  =   this .waitEvent.WaitOne(millisecondsTimeout, false );
                 if ( waitResult )
                 {
                     lock (  this  )
                     {
                         if ( currentCount  >   0  )
                         {
                            currentCount -- ;
                             if ( currentCount  ==   0  )
                             {
                                 this .waitEvent.Reset();
                            }

                        }
                         else
                         {
                            System.Diagnostics.Debug.Assert(  false ,  " Semaphore is not allow current count < 0 "  );
                        }
                    }
                }
                 return  waitResult;
            }
        }


         public   bool  Release()
         {
             lock (  this  )  //  Monitor 确保该范围类代码在临界区内
             {
                currentCount ++ ;
                 if ( currentCount  >   this .maxCount )
                 {
                    currentCount  =   this .maxCount;
                     return   false ;
                }
                 this .waitEvent.Set();   // 允许调用Wait的线程进入
            }
             return   true ;
        }

    }