深入理解.Net中的线程同步之构造模式（二）内核模式2.内核模式构造物Semaphone

深入理解.Net中的线程同步之构造模式（二）内核模式构造

前言

Kernel-mode Constructs一般翻译为内核模式构造 ，
Constructs 即是一个名词也是一个动词，但是翻译为构造感觉有点像一个动词，个人感觉翻译为名词更好，毕竟是加了s的，就表示多个，动词显然不能表示多个啊，比如内核模式构造物，内核模式构造体。

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环境说明
IDE：Visual Studio 2022
OS：Win10
.NET：.Net4.6.1

一、信号量是什么？

信号量是什么？记得嵌入式的时候老师说过通过0,1来控制线程的阻断和解除阻断就是信号量。这个就是信号量最基础的理解了，信号量其实是由系统内核控制的具有原子性的int变量，为0时阻塞线程，大于0时解除阻塞。

二、代码编写

1.编写一个Semaphone的锁

代码如下（示例）：

  public class SemaphoreTest
    {
    

        public void TestStart() 
        {
    
        
            Console.WriteLine(" SemaphoreTest TestStart Start !");
            IntObj intObj = new IntObj();
      
            for (Int32 i = 0; i < 10; i++)
            {
    
            
                new TaskFactory().StartNew(() =>
                {
    
                    AddCount(intObj);
                    AddCount_SemaphoreLock(intObj);
                });
            }
            Console.WriteLine(" SemaphoreTest TestStart END !");
        }
        
        public void AddCount(IntObj intObj)
        {
      

            intObj.num_Norml++;
            WriteLineThread(intObj);
            Thread.Sleep(500);
        }
        SemaphoreLock tLock = new SemaphoreLock(1);

        public void AddCount_SemaphoreLock(IntObj intObj)
        {
    
            tLock.Enter();

            intObj.num_Lock++;
            WriteLineThread_SemaphoreLock(intObj);
            Thread.Sleep(500);
            tLock.Leave();
            tLock.Leave();
        }
        public void WriteLineThread(IntObj intObj )
        {
    
            Thread.Sleep(200);
            ConsoleColor currentForeColor = Console.ForegroundColor;
            Console.ForegroundColor = ConsoleColor.Red;
            Console.WriteLine($"num_Norml :{
       intObj.num_Norml},{
      Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
            Console.ForegroundColor = currentForeColor;
            Thread.Sleep(200);
        }

        public void WriteLineThread_SemaphoreLock(IntObj intObj)
        {
    
            Thread.Sleep(200);
            ConsoleColor currentForeColor = Console.ForegroundColor;
            Console.ForegroundColor = ConsoleColor.Green;
            Console.WriteLine($"num_Lock:{
       intObj.num_Lock},{
      Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
            Console.ForegroundColor = currentForeColor;
            Thread.Sleep(200);
        }

    }     

2.测试Semaphone锁的效果

代码如下（示例）：

       public class SemaphoreTest
    {
    

        public void TestStart() 
        {
    
        
            Console.WriteLine(" SemaphoreTest TestStart Start !");
            IntObj intObj = new IntObj();
      
            for (Int32 i = 0; i < 10; i++)
            {
    
            
                new TaskFactory().StartNew(() =>
                {
    
                    AddCount(intObj);
                    AddCount_EventLock(intObj);
                });
            }
            Console.WriteLine(" SemaphoreTest TestStart END !");
        }
        
        public void AddCount(IntObj intObj)
        {
      

            intObj.num_Norml++;
            WriteLineThread(intObj);
            Thread.Sleep(500);
        }
        SemaphoreLock tLock = new SemaphoreLock(10);  
        public void AddCount_EventLock(IntObj intObj)
        {
    
            tLock.Enter();

            intObj.num_Lock++;
            WriteLineThread_EventLock(intObj);
            Thread.Sleep(500);

            tLock.Leave();
        }
        public void WriteLineThread(IntObj intObj )
        {
    
            Thread.Sleep(200);
            ConsoleColor currentForeColor = Console.ForegroundColor;
            Console.ForegroundColor = ConsoleColor.Red;
            Console.WriteLine($"num_Norml :{
       intObj.num_Norml},{
      Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
            Console.ForegroundColor = currentForeColor;
            Thread.Sleep(200);
        }

        public void WriteLineThread_EventLock(IntObj intObj)
        {
    
            Thread.Sleep(200);
            ConsoleColor currentForeColor = Console.ForegroundColor;
            Console.ForegroundColor = ConsoleColor.Green;
            Console.WriteLine($"num_Lock:{
       intObj.num_Lock},{
      Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
            Console.ForegroundColor = currentForeColor;
            Thread.Sleep(200);
        }

    }

效果如下
当信号量锁初始化的时候允许最大10个线程效果

当信号量锁初始化的时候允许最大1个线程效果

此时的结果就和AutoResetEvent事件锁一样的效果了

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总结

可以看出，当最大线程数1的时候，信号量和AutoResetEvent事件效果一样。但是信号量的如果多次释放可能会出现SemaphoreFullException的异常。
当最大线程数大于1的时候，将可能有多个线程同时变量。那种情况使用呢？