C# 4.0: полное руководство - Герберт Шилдт

Для применения мьютекса с целью синхронизировать доступ к общему ресурсу упомянутые выше методы WaitOne()  и ReleaseMutex() используются так, как показано в приведенном ниже фрагменте кода.

Mutex myMtx = new Mutex();

// ...

myMtx.WaitOne() ; // ожидать получения мьютекса

            // Получить доступ к общему ресурсу.

myMtx.ReleaseMutex(); // освободить мьютекс

При вызове метода WaitOne() выполнение соответствующего потока приостанавливается до тех пор, пока не будет получен мьютекс. А при вызове метода ReleaseMutex() мьютекс освобождается и затем может быть получен другим потоком. Благодаря такому подходу к синхронизации одновременный доступ к общему ресурсу ограничивается только одним потоком.

В приведенном ниже примере программы описанный выше механизм синхронизации демонстрируется на практике. В этой программе создаются два потока в виде классов IncThread и DecThread, которым требуется доступ к общему ресурсу: переменной SharedRes.Count. В потоке IncThread переменная SharedRes.Count инкрементируется, а в потоке DecThread — декрементируется. Во избежание одновременного доступа обоих потоков к общему ресурсу SharedRes.Count этот доступ синхронизируется мьютексом Mtx, также являющимся членом класса SharedRes.

// Применить мьютекс.

using System;

using System.Threading;

//В этом классе содержится общий ресурс(переменная Count),

// а также мьютекс (Mtx), управляющий доступом к ней.

class SharedRes {

  public static int Count = 0;

  public static Mutex Mtx = new Mutex();

}

// В этом потоке переменная SharedRes.Count инкрементируется,

class IncThread {

  int num;

  public Thread Thrd;

  public IncThread(string name, int n) {

    Thrd = new Thread(this.Run);

    num = n;

    Thrd.Name = name;

    Thrd.Start();

  }

  // Точка входа в поток,

  void Run() {

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

    // Получить мьютекс.

    SharedRes.Mtx.WaitOne();

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

    do {

      Thread.Sleep (500);

      SharedRes.Count++;

      Console.WriteLine("В потоке " + Thrd.Name +

           ", SharedRes.Count = " + SharedRes.Count);

      num -- ;

    } while(num > 0);

    Console.WriteLine(Thrd.Name + " освобождает мьютекс.");

    // Освободить мьютекс.

    SharedRes.Mtx.ReleaseMutex();

  }

}

// В этом потоке переменная SharedRes.Count декрементируется,

class DecThread {

  int num;

  public Thread Thrd;

  public DecThread(string name, int n) {

    Thrd = new Thread(new ThreadStart(this.Run));

    num = n;

    Thrd.Name = name;

    Thrd.Start();

  }

  // Точка входа в поток,

  void Run() {

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

    // Получить мьютекс.

    SharedRes.Mtx.WaitOne();

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

    do {

      Thread.Sleep(500) ;

      SharedRes.Count--;

      Console.WriteLine("В потоке " + Thrd.Name +

             ", SharedRes.Count = " + SharedRes.Count);

      num-- ;

    } while(num > 0);

    Console.WriteLine(Thrd.Name + " освобождает мьютекс.");

    // Освободить мьютекс.

    SharedRes.Mtx.ReleaseMutex();

  }

}

class MutexDemo {

  static void Main() {

    // Сконструировать два потока.

    IncThread mt1 = new IncThread("Инкрементирующий Поток", 5);

    Thread.Sleep(1); // разрешить инкрементирующему потоку начаться

    DecThread mt2 = new DecThread("Декрементирующий Поток", 5);

    mt1.Thrd.Join();

    mt2.Thrd.Join();

  }

}

Эта программа дает следующий результат.

Инкрементирующий Поток ожидает мьютекс.

Инкрементирующий Поток получает мьютекс.

Декрементирующий Поток ожидает мьютекс.

В потоке Инкрементирующий Поток, SharedRes.Count = 1

В потоке Инкрементирующий Поток, SharedRes.Count = 2

В потоке Инкрементирующий Поток, SharedRes.Count = 3

В потоке Инкрементирующий Поток, SharedRes.Count = 4

В потоке Инкрементирующий Поток, SharedRes.Count = 5

Инкрементирующий Поток освобождает мьютекс.

Декрементирующий Поток получает мьютекс.

В потоке Декрементирующий Поток, SharedRes.Count = 4

В потоке Декрементирующий Поток, SharedRes.Count = 3

В потоке Декрементирующий Поток, SharedRes.Count = 2

В потоке Декрементирующий Поток, SharedRes.Count = 1

В потоке Декрементирующий Поток, SharedRes.Count = 0

Декрементирующий Поток освобождает мьютекс.

Как следует из приведенного выше результата, доступ к общему ресурсу (переменной SharedRes.Count) синхронизирован, и поэтому значение данной переменной может быть одновременно изменено только в одном потоке.

Для того чтобы убедиться в том, что мьютекс необходим для получения приведенного выше результата, попробуйте закомментировать вызовы методов WaitOne() и ReleaseMutex() в исходном коде рассматриваемой здесь программы. При ее последующем выполнении вы получите следующий результат, хотя у вас он может оказаться несколько иным.

Инкрементирующий Поток ожидает мьютекс.

Инкрементирующий Поток получает мьютекс.

Декрементирующий Поток ожидает мьютекс.

Декрементирующий Поток получает мьютекс.

В потоке Инкрементирующий Поток, SharedRes.Count = 1

В потоке Декрементирующий Поток, SharedRes.Count = 0

В потоке Инкрементирующий Поток, SharedRes.Count = 1

В потоке Декрементирующий Поток, SharedRes.Count = 0

В потоке Инкрементирующий Поток, SharedRes.Count = 1

В потоке Декрементирующий Поток, SharedRes.Count = 0

В потоке Инкрементирующий Поток, SharedRes.Count = 1

В потоке Декрементирующий Поток, SharedRes.Count = 0

В потоке Инкрементирующий Поток, SharedRes.Count = 1

Инкрементирующий Поток освобождает мьютекс.

В потоке Декрементирующий Поток, SharedRes.Count = 0

Декрементирующий Поток освобождает мьютекс.

Как следует из приведенного выше результата, без мьютекса инкрементирование и декрементирование переменной SharedRes.Count происходит, скорее, беспорядочно, чем последовательно.

Мьютекс, созданный в предыдущем примере, известен только тому процессу, который его породил. Но мьютекс можно создать и таким образом, чтобы он был известен где-нибудь еще. Для этого он должен быть именованным. Ниже приведены формы конструктора, предназначенные для создания такого мьютекса.

public Mutex(bool initiallyOwned, string имя)

public Mutex(bool initiallyOwned, string имя, out bool createdNew)

В обеих формах конструктора имя обозначает конкретное имя мьютекса. Если в первой форме конструктора параметр ini tiallyOwned имеет логическое значение true, то владение мьютексом запрашивается. Но поскольку мьютекс может принадлежать другому процессу на системном уровне, то для этого параметра лучше указать логическое значение false. А после возврата из второй формы конструктора параметр createdNew будет иметь логическое значение true, если владение мьютексом было запрошено и получено, и логическое значение false, если запрос на владение был отклонен. Существует и третья форма конструктора типа Mutex, в которой допускается указывать управляющий доступом объект типа MutexSecurity. С помощью именованных мьютексов можно синхронизировать взаимодействие процессов.