深入多線程之:雙向信號與競賽的用法分析

2020-01-24 03:19:46

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雙向信號和競賽(Two-Way Signaling and Races)

Monitor.Pulse方法的一個重要特性是它是異步執行的，這意味著調用pulse方法并不會阻塞自己等待Monitor.Pulse返回。如果任何一個線程在pulsed 對象上等待，它是不會阻塞的，換句話說，調用Monitor.Pulse對程序不會有什么作用，你可以認為Monitor.Pulse方法被忽略了。
這樣Pulse提供了一個單向通信：一個 pulsing線程悄悄的向一個waiting 線程發送信號。
Pulse并不會返回一個值來告訴你waiting線程是否收到信號。

但是有時候我們需要知道waiting線程是否受到信號，例如下面的例子：

復制代碼代碼如下:

class Race
    {
        static readonly object _locker = new object();
        static bool  _go;
        public static void MainThread()
        {
            new Thread(SaySomething).Start();
            for (int i = 0; i < 5; i++)
            {
                lock (_locker)
                {
                    _go = true;
                    Monitor.PulseAll(_locker); //通知等待的隊列
                }
            }
        }
        static void SaySomething()
        {
            for (int i = 0; i < 5; i++)
            {
                lock (_locker)
                {
                    while (!_go) Monitor.Wait(_locker); //如果_go 為false，那么開始阻塞。
                    _go = false;
                    Console.WriteLine("Wassup?");
                }
            }
        }
    }

期待的輸出：
Wassup?
Wassup?
Wassup?
Wassup?
Wassup?

實際的輸出：

Wassup? (線程等待)

在SaySomething方法中，for循環執行到while，此時_go為false，所以Monitor.Wait開始等待。在MainThread中，for循環設置_go為true。然后PulseAll.但是PulseAll方法是異步的。
所以在SaySomething線程被喚醒前，mainThread中的for循環可能已經執行完畢。所以SaySomething方法中的第一個Wait線程收到消息詞是_go為true，所以往下執行，再次將_go字段設置為false。輸出”Wassup？”,但是下次循環由于_go為false，所以需要再次wait.所以實際的輸出打印了一個Wassup，然后開始等待。
我們需要主線程在每一次迭代中如果worker仍然在執行上一個任務，那么主線程阻塞。等到worker執行完畢，那么主線程恢復執行，然后執行迭代。

我們可以增加一個_ready 標志，從而控制主線程在設置_go 標志之前worker線程已經ready了。也就是說主線程在設置_go之前，會等待worker完成任務，然后等待worker將ready設為true，當worker將ready設置為true后，通過pulse來通知主線程。

復制代碼代碼如下:

class Race
    {
        static readonly object _locker = new object();
        static bool _ready, _go;
        public static void MainThread()
        {
            new Thread(SaySomething).Start();
            for (int i = 0; i < 5; i++)
            {
                lock (_locker)
                {
                    while (!_ready) Monitor.Wait(_locker); //如果worker的ready為false，則等待worker。
                    _ready = false; //重置標志
                    _go = true;
                    Monitor.PulseAll(_locker);
                }
            }
        }
        static void SaySomething()
        {
            for (int i = 0; i < 5; i++)
            {
                lock (_locker)
                {
                    _ready = true; //將ready設置為true
                    Monitor.PulseAll(_locker); //通知主線程，worker已經ready了，可以執行任務了。
                    while (!_go) Monitor.Wait(_locker);
                    _go = false;
                    Console.WriteLine("Wassup?");
                }
            }
        }
    }