C# 中的Semaphore（信号量）详解与应用

文章目录

1. 信号量是什么？
2. C# 中的 Semaphore 类
3. 信号量的使用示例
- 3.1 创建信号量
- 3.2使用信号量同步线程
4. 总结

在并发编程中，同步是一种基本的需求。信号量（Semaphore）是一种常见的同步机制，它用于控制对共享资源的访问。在 C# 中，信号量通过 System.Threading 命名空间下的 Semaphore 类来实现。本文将详细介绍 C# 中的 Semaphore 及其应用。

1. 信号量是什么？

信号量是一个整数值，它可以用来控制对共享资源的访问。信号量主要用于两个目的：

互斥： 保证同一时刻只有一个线程可以访问共享资源。
计数： 允许一定数量的线程同时访问共享资源。
信号量通常用于以下场景：

限制对资源的并发访问，例如限制数据库连接的数量。
在生产者-消费者问题中同步数据的读写。
在多个进程之间同步访问共享资源。

2. C# 中的 Semaphore 类

在 C# 中，Semaphore 类提供了信号量的基本操作。要创建一个信号量，可以使用以下语法：

Semaphore semaphore = new Semaphore(initialCount, maximumCount);

initialCount：信号量的初始计数值，表示创建时信号量的值。
maximumCount：信号量的最大计数值，表示信号量能达到的最大值。

3. 信号量的使用示例

3.1 创建信号量

在 C# 中，创建信号量使用 SemaphoreSlim 类。这个类是 Semaphore 的一个同步上下文实现，提供了更灵活的异步操作。

using System.Threading;

public class SemaphoreExample
{
private SemaphoreSlim semaphore = new SemaphoreSlim(3); // 创建一个计数信号量，允许3个线程同时访问

public void DoWork()
{
    semaphore.Wait(); // 获取信号量，如果信号量小于0，线程将被阻塞

    try
    {
        // 执行共享资源的操作
    }
    finally
    {
        semaphore.Release(); // 释放信号量
    }
}

}

3.2使用信号量同步线程

下面通过一个简单的示例来演示如何创建、获取和释放信号量资源。

using System;
using System.Threading;

class Program
{
    static void Main()
    {
        // 创建信号量，允许3个线程同时访问共享资源
        Semaphore semaphore = new Semaphore(3, 3);

        // 创建和启动线程
        for (int i = 0; i < 10; i++)
        {
            new Thread(() => Work(semaphore)).Start();
        }
    }

    static void Work(Semaphore semaphore)
    {
        try
        {
            // 获取信号量
            semaphore.WaitOne();

            // 执行共享资源的操作
            Console.WriteLine($"线程 {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId} 正在执行。");
            Thread.Sleep(1000);
        }
        finally
        {
            // 释放信号量
            semaphore.Release();
        }
    }
}