C#中Mutex对象用法分析

什么是Mutex对象

Mutex（mutual exclusion，互斥锁）是一种多线程同步的机制，它可以控制多个线程对共享资源的访问。Mutex保证在同一时刻，只有一个线程被允许访问共享资源，从而避免出现数据竞争的情况。

在C#中，Mutex的实现是通过System.Threading.Mutex类来实现。我们可以通过创建Mutex对象来实现对共享资源的互斥访问。

Mutex的用法

创建Mutex对象

我们可以通过Mutex类的构造函数来创建Mutex对象，并指定一个唯一的名称。

Mutex mutex = new Mutex(false, "MyMutex");

• 第一个参数指定是否初始为未占用状态，false表示初始为未占用状态。
• 第二个参数是Mutex的名称，名称必须是唯一的。如果不指定名称，则系统会自动生成一个唯一名称。

Mutex的占用和释放

在使用Mutex时，需要先占用Mutex，在完成对共享资源的访问后再释放Mutex。

mutex.WaitOne(); // 占用Mutex
try
{
    // 访问共享资源
}
finally
{
    mutex.ReleaseMutex(); // 释放Mutex
}

使用WaitOne()方法可以占用Mutex，如果Mutex已经被占用，则当前线程会被阻塞直到Mutex被释放。在完成对共享资源的访问后，使用ReleaseMutex()方法释放Mutex，从而允许其他线程访问共享资源。

Mutex的使用示例1

下面是一个简单的Mutex使用示例，两个线程共享一个计数器变量，使用Mutex保证对计数器变量的访问是互斥的。

class Program
{
    static Mutex mutex = new Mutex(false, "MyMutex");
    static int counter = 0;

    static void Main(string[] args)
    {
        for (int i = 0; i < 10; i++)
        {
            new Thread(() =>
            {
                mutex.WaitOne();

                try
                {
                    counter++;
                    Console.WriteLine($"Thread {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}: counter = {counter}");
                }
                finally
                {
                    mutex.ReleaseMutex();
                }
            }).Start();
        }

        // 等待所有线程执行完毕
        Thread.Sleep(100);

        Console.WriteLine($"Final counter value: {counter}");
    }
}

输出结果如下：

Thread 4: counter = 1
Thread 5: counter = 2
Thread 6: counter = 3
Thread 8: counter = 4
Thread 7: counter = 5
Thread 10: counter = 6
Thread 9: counter = 7
Thread 11: counter = 8
Thread 13: counter = 9
Thread 12: counter = 10
Final counter value: 10

从输出结果可以看出，使用Mutex可以确保对计数器变量的访问是互斥的，最终计数器的值为10。

Mutex的使用示例2

Mutex不仅可以用于控制对共享变量的访问，还可以用于控制对文件、共享内存等系统资源的访问。下面是一个使用Mutex控制对文件的访问的示例。

class Program
{
    static Mutex mutex = new Mutex(false, "MyMutex");
    static FileStream fileStream = new FileStream("test.txt", FileMode.OpenOrCreate);
    static StreamWriter streamWriter = new StreamWriter(fileStream);

    static void Main(string[] args)
    {
        for (int i = 0; i < 10; i++)
        {
            new Thread(() =>
            {
                mutex.WaitOne();

                try
                {
                    streamWriter.WriteLine($"Thread {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}: {DateTime.Now}");
                }
                finally
                {
                    mutex.ReleaseMutex();
                }
            }).Start();
        }

        // 等待所有线程执行完毕
        Thread.Sleep(100);

        streamWriter.Close();
        fileStream.Close();
    }
}

在上述示例中，我们通过Mutex控制对文件的访问，确保多个线程写入文件时不会出现数据竞争的情况。在占用Mutex期间，当前线程可以对文件进行写入操作，从而实现对文件的安全访问。

总结

Mutex是一种多线程同步机制，可以用于控制对共享资源的访问。在C#中，通过System.Threading.Mutex类来实现Mutex。我们可以使用Mutex保证对共享资源的互斥访问，从而避免因为数据竞争而导致的程序错误。