揭秘C#线程通信：从互斥锁到消息传递，一篇就够了！-51CTO.COM

在C#中，线程之间的通信是实现多线程应用程序的关键环节。线程通信不仅确保数据的安全性和一致性，还是实现多线程协作和同步的重要手段。本文将带你深入了解C#中线程通信的多种方式，并通过实例代码展示其应用。

1. 互斥锁（Mutex）和监视器（Monitor）

互斥锁和监视器是C#中实现线程同步的基本机制。它们可以防止多个线程同时访问共享资源，从而避免数据竞争和不一致。

示例代码：使用Monitor实现线程同步

public class Counter
{
    private int _count = 0;

    public void Increment()
    {
        Monitor.Enter(this);
        try
        {
            _count++;
            Console.WriteLine($"Count: {_count} by thread {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
        }
        finally
        {
            Monitor.Exit(this);
        }
    }
}

// 使用示例
var counter = new Counter();

Task.Run(() => counter.Increment());
Task.Run(() => counter.Increment());

2. 信号量（Semaphore）和信号量Slim（SemaphoreSlim）

信号量和信号量Slim用于控制对共享资源的访问数量。它们允许多个线程同时访问资源，但会限制访问的最大数量。

示例代码：使用SemaphoreSlim限制并发访问

public class ResourcePool
{
    private SemaphoreSlim _semaphore = new SemaphoreSlim(3); // 限制最大3个线程同时访问

    public async Task AccessResourceAsync()
    {
        await _semaphore.WaitAsync(); // 等待信号量可用
        try
        {
            // 访问共享资源
            Console.WriteLine($"Accessing resource by thread {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
            await Task.Delay(1000); // 模拟耗时操作
        }
        finally
        {
            _semaphore.Release(); // 释放信号量
        }
    }
}

// 使用示例
var pool = new ResourcePool();

var tasks = Enumerable.Range(1, 10).Select(i => pool.AccessResourceAsync()).ToArray();
await Task.WhenAll(tasks);

3. 线程间消息传递

在C#中，可以通过多种方式实现线程间的消息传递，如使用QueueUserWorkItem、ThreadPool、BlockingCollection或Channel等。

示例代码：使用BlockingCollection进行线程间消息传递

public class MessageProducerConsumer
{
    private BlockingCollection<string> _messages = new BlockingCollection<string>();

    public void StartProducer()
    {
        Task.Run(() =>
        {
            for (int i = 0; i < 10; i++)
            {
                _messages.Add($"Message {i}"); // 生产消息
                Thread.Sleep(500); // 模拟耗时操作
            }
            _messages.CompleteAdding(); // 表示不再添加消息
        });
    }

    public void StartConsumer()
    {
        Task.Run(() =>
        {
            foreach (var message in _messages.GetConsumingEnumerable())
            {
                Console.WriteLine($"Consumed: {message} by thread {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
            }
        });
    }
}

// 使用示例
var producerConsumer = new MessageProducerConsumer();
producerConsumer.StartProducer();
producerConsumer.StartConsumer();

4. 事件（Event）和委托（Delegate）

事件和委托是C#中实现线程间解耦通信的有效方式。事件允许一个线程通知其他线程发生了某个特定的动作或状态变化。

示例代码：使用事件和委托进行线程通信

public class DataProvider
{
    public event Action<string> DataAvailable; // 定义一个事件

    public void SimulateDataGeneration()
    {
        for (int i = 0; i < 5; i++)
        {
            string data = $"Data {i}";
            DataAvailable?.Invoke(data); // 触发事件
            Thread.Sleep(1000); // 模拟耗时操作
        }
    }
}

public class DataConsumer
{
    public void ConsumeData(string data)
    {
        Console.WriteLine($"Consumed data: {data} by thread {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
    }
}