C#信号量详解

发布时间：2023-05-19

一、信号量介绍

信号量是一种计数器，用于维护同时访问某一资源的进程数目，是操作系统中用于同步进程之间访问共享资源的一种方式。C#提供了Semaphore类来处理多线程访问共享资源的问题。

二、Semaphore类

Semaphore类提供两个重载的构造函数：

Semaphore(int initialCount, int maximumCount)
Semaphore(int initialCount, int maximumCount, string name, out bool createdNew)

initialCount表示初始计数器的值，maximumCount表示最大计数器的值。第二个构造函数除了前两个参数外，还可以传入信号量名称和一个布尔类型的输出参数。

三、WaitOne和Release

Semaphore类有两个最重要的方法：WaitOne和Release。WaitOne方法会使计数器减1，如果当前计数器值小于等于0，那么线程将会被阻塞直到其他线程调用Release方法来增加计数器的值；而Release方法则会增加计数器的值，如果有其他线程在等待信号量，那么其中一个线程将会被唤醒。 下面是一个使用Semaphore类的例子：

using System;
using System.Threading;
class Program
{
    static Semaphore semaphore = new Semaphore(2, 2);
    static void Main(string[] args)
    {
        for (int i = 1; i <= 5; i++)
        {
            Thread t = new Thread(Enter);
            t.Name = "Thread " + i;
            t.Start();
        }
        Console.ReadLine();
    }
    static void Enter()
    {
        Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name + " is waiting");
        semaphore.WaitOne();
        Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name + " is entered");
        Thread.Sleep(2000);
        Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name + " is exiting");
        semaphore.Release();
    }
}

在这个例子中，Semaphore类的初始值为2，即可以同时有两个线程访问共享资源。当五个线程依次尝试访问共享资源时，前两个线程可以直接通过，后面的三个线程需要等待前面两个线程中的任意一个线程退出才能继续访问。

四、应用场景

Semaphore类广泛应用于同步多线程对共享资源的访问。比如：

cba赛程

在一个篮球比赛中，有很多球员需要访问球场。然而，篮球比赛的规则是同一时间只能有10个球员在场上。Semaphore类就可以用来模拟这个场景，控制同时在场上的球员数。

Semaphore playerCount = new Semaphore(10, 10);

每当一个球员进入场上，可以调用WaitOne方法并减少计数器的值；当球员退出场上时，调用Release方法增加计数器的值。

coach

在篮球比赛中，还有教练需要等待球员来报告比赛情况，以便进行决策。Semaphore类也可以用来模拟这个场景，控制教练与球员的交互。

Semaphore coachSem = new Semaphore(0, 1);

每当一个球员需要与教练交互时，可以调用WaitOne方法并减少计数器的值，表示教练有一个等待会议的球员；当球员与教练交互结束时，调用Release方法增加计数器的值，表示有一个球员结束了等待。

cctv5节目表

在电视台中，有多个电视节目需要共用同一块广告牌。Semaphore类就可以用来控制这个访问过程，只允许一个电视节目使用广告牌。

Semaphore billboard = new Semaphore(1, 1);

每当一个电视节目需要使用广告牌时，可以调用WaitOne方法并减少计数器的值；当这个电视节目结束时，调用Release方法增加计数器的值。

chat GPT人工智能

在一个聊天室中，多个用户需要向人工智能发起提问并获取答案。由于人工智能的资源有限，需要控制同时发起提问的用户数量。

Semaphore aiServer = new Semaphore(5, 5);

每当一个用户需要向人工智能发起提问时，可以调用WaitOne方法并减少计数器的值；当这个用户收到答案并离开时，调用Release方法增加计数器的值。

cctv5在线直播

在一个视频直播网站中，多个用户需要同时观看同一个直播，但受服务器带宽限制，需要通过Semaphore类来控制同时观看直播的用户数量。

Semaphore liveStream = new Semaphore(100, 100);

每当一个用户需要观看直播时，可以调用WaitOne方法并减少计数器的值；当这个用户离开时，调用Release方法增加计数器的值。

c1驾照能开什么车

在一个驾照考试中，多个学员需要同时进行科目一模拟考试，但考试机器的数量有限，需要通过Semaphore类来控制同时进行科目一模拟考试的学员数量。

Semaphore simTestMachine = new Semaphore(10, 10);

每当一个学员需要进行科目一模拟考试时，可以调用WaitOne方法并减少计数器的值；当这个学员考试结束时，调用Release方法增加计数器的值。

c反应蛋白高说明什么

在医疗诊断中，需要对多个患者进行血液分析，但血液分析仪的数量有限，需要控制同时进行血液分析的患者数量。

Semaphore bloodAnalyzer = new Semaphore(5, 5);

每当一个患者需要进行血液分析时，可以调用WaitOne方法并减少计数器的值；当这个患者分析结束时，调用Release方法增加计数器的值。

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