C# 4.0 полное руководство - 2011

Шилдт Герберт

Семафор подобен мьютексу, за исключением того, что он предоставляет одновременный доступ к общему ресурсу не одному, а нескольким потокам. Поэтому семафор пригоден для синхронизации целого ряда ресурсов. Семафор управляет доступом к общему ресурсу, используя для этой цели счетчик. Если значение счетчика больше нуля, то доступ к ресурсу разрешен. А если это значение равно нулю, то доступ к ресурсу запрещен. С помощью счетчика ведется подсчет количества разрешений. Следовательно,

для доступа к ресурсу поток должен получить разрешение от семафора.

Обычно поток, которому требуется доступ к общему ресурсу, пытается получить разрешение от семафора. Если значение счетчика семафора больше нуля, то поток получает разрешение, а счетчик семафора декрементируется. В противном случае поток блокируется до тех пор, пока не получит разрешение. Когда же потоку больше не требуется доступ к общему ресурсу, он высвобождает разрешение, а счетчик семафора инкрементируется. Если разрешения ожидает другой поток, то он получает его в этот момент. Количество одновременно разрешаемых доступов указывается при создании семафора. Так, если создать семафор, одновременно разрешающий только один доступ, то такой семафор будет действовать как мьютекс.

Семафоры особенно полезны в тех случаях, когда общий ресурс состоит из группы или пула ресурсов. Например, пул ресурсов может состоять из целого ряда сетевых соединений, каждое из которых служит для передачи данных. Поэтому потоку, которому требуется сетевое соединение, все равно, какое именно соединение он получит. В данном случае семафор обеспечивает удобный механизм управления доступом к сетевым соединениям.

Семафор реализуется в классе System. Threading. Semaphore, у которого имеется несколько конструкторов. Ниже приведена простейшая форма конструктора данного класса:

public Semaphore(int initialCount, int maximumCount)

где initialCount — это первоначальное значение для счетчика разрешений семафора, т.е. количество первоначально доступных разрешений; maximumCount — максимальное значение данного счетчика, т.е. максимальное количество разрешений, которые может дать семафор.

Семафор применяется таким же образом, как и описанный ранее мьютекс. В целях получения доступа к ресурсу в коде программы вызывается метод WaitOne для семафора. Этот метод наследуется классом Semaphore от класса WaitHandle. Метод WaitOne ожидает до тех пор, пока не будет получен семафор, для которого он вызывается. Таким образом, он блокирует выполнение вызывающего потока до тех пор, пока указанный семафор не предоставит разрешение на доступ к ресурсу.

Если коду больше не требуется

владеть семафором, он освобождает его, вызывая метод Release . Ниже приведены две формы этого метода.

public int Release

public int Release(int releaseCount)

В первой форме метод Release высвобождает только одно разрешение, а во второй форме — количество разрешений, определяемых параметром releaseCount. В обеих формах данный метод возвращает подсчитанное количество разрешений, существовавших до высвобождения.

Метод WaitOne допускается вызывать в потоке несколько раз перед вызовом метода Release . Но количество вызовов метода WaitOne должно быть равно количеству вызовов метода Release перед высвобождением разрешения. С другой стороны, можно воспользоваться формой вызова метода Release(int пит), чтобы передать количество высвобождаемых разрешений, равное количеству вызовов метода WaitOne .

Ниже приведен пример программы, в которой демонстрируется применение семафора. В этой программе семафор используется в классе MyThread для одновременного выполнения только двух потоков типа MyThread. Следовательно, разделяемым ресурсом в данном случае является ЦП.

// Использовать семафор.

using System;

using System.Threading;

// Этот поток разрешает одновременное выполнение // только двух своих экземпляров, class MyThread {

public Thread Thrd;

// Здесь создается семафор, дающий только два // разрешения из двух первоначально имеющихся, static Semaphore sem = new Semaphore(2, 2);

public MyThread(string name) {

Thrd = new Thread(this.Run);

Thrd.Name = name;

Thrd. Start ;

}

// Точка входа в поток, void Run {

Console.WriteLine(Thrd.Name + " ожидает разрешения.");

sem.WaitOne;

Console.WriteLine(Thrd.Name + " получает разрешение.");

for(char ch='A'; ch < 'D'; ch++) {

Console.,WriteLine (Thrd.Name + " : " + ch + " ");

Thread.Sleep(500);

}

Console.WriteLine(Thrd.Name + " высвобождает разрешение.");

// Освободить семафор, sem.Release;

}

}