深入多线程之:双向信号与竞赛的用法分析

2020-01-24 03:19:46

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供稿：网友

双向信号和竞赛(Two-Way Signaling and Races)

Monitor.Pulse方法的一个重要特性是它是异步执行的，这意味着调用pulse方法并不会阻塞自己等待Monitor.Pulse返回。如果任何一个线程在pulsed 对象上等待，它是不会阻塞的，换句话说，调用Monitor.Pulse对程序不会有什么作用，你可以认为Monitor.Pulse方法被忽略了。
这样Pulse提供了一个单向通信：一个 pulsing线程悄悄的向一个waiting 线程发送信号。
Pulse并不会返回一个值来告诉你waiting线程是否收到信号。

但是有时候我们需要知道waiting线程是否受到信号，例如下面的例子：

复制代码代码如下:

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); //通知等待的队列
                }
            }
        }
        static void SaySomething()
        {
            for (int i = 0; i < 5; i++)
            {
                lock (_locker)
                {
                    while (!_go) Monitor.Wait(_locker); //如果_go 为false，那么开始阻塞。
                    _go = false;
                    Console.WriteLine("Wassup?");
                }
            }
        }
    }

期待的输出：
Wassup?
Wassup?
Wassup?
Wassup?
Wassup?

实际的输出：

Wassup? (线程等待)

在SaySomething方法中，for循环执行到while，此时_go为false，所以Monitor.Wait开始等待。在MainThread中，for循环设置_go为true。然后PulseAll.但是PulseAll方法是异步的。
所以在SaySomething线程被唤醒前，mainThread中的for循环可能已经执行完毕。所以SaySomething方法中的第一个Wait线程收到消息词是_go为true，所以往下执行，再次将_go字段设置为false。输出”Wassup？”,但是下次循环由于_go为false，所以需要再次wait.所以实际的输出打印了一个Wassup，然后开始等待。
我们需要主线程在每一次迭代中如果worker仍然在执行上一个任务，那么主线程阻塞。等到worker执行完毕，那么主线程恢复执行，然后执行迭代。

我们可以增加一个_ready 标志，从而控制主线程在设置_go 标志之前worker线程已经ready了。也就是说主线程在设置_go之前，会等待worker完成任务，然后等待worker将ready设为true，当worker将ready设置为true后，通过pulse来通知主线程。

复制代码代码如下:

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为false，则等待worker。
                    _ready = false; //重置标志
                    _go = true;
                    Monitor.PulseAll(_locker);
                }
            }
        }
        static void SaySomething()
        {
            for (int i = 0; i < 5; i++)
            {
                lock (_locker)
                {
                    _ready = true; //将ready设置为true
                    Monitor.PulseAll(_locker); //通知主线程，worker已经ready了，可以执行任务了。
                    while (!_go) Monitor.Wait(_locker);
                    _go = false;
                    Console.WriteLine("Wassup?");
                }
            }
        }
    }