C#多线程系列之进程同步Mutex类

C#多线程系列之进程同步Mutex类

概述

在多线程编程中，由于线程的并发访问，容易出现共享变量问题，需要通过锁机制实现互斥访问，避免线程间的竞争。而Mutex（Mutual Exclusion）就是一种进程同步的机制，可以保证多线程或多进程中的共享资源的互斥访问，从而实现线程安全。

Mutex类

在C#中，Mutex类提供了一种方便的进程同步机制，通过Mutex.WaitOne()方法可以阻塞其他线程或进程对共享变量进行访问。

下面展示一个Mutex的详细使用示例。

using System;
using System.Threading;

namespace MutexDemo
{
    class Program
    {
        static Mutex mutex = new Mutex();

        static int counter = 0;

        static void Main(string[] args)
        {
            Thread t1 = new Thread(IncrementCounter);
            Thread t2 = new Thread(IncrementCounter);

            t1.Start();
            t2.Start();

            t1.Join();
            t2.Join();

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

            Console.ReadKey();
        }

        static void IncrementCounter()
        {
            for(int i = 0; i < 100000; i++)
            {
                mutex.WaitOne();
                counter++;
                mutex.ReleaseMutex();
            }
        }
    }
}

在上述代码中，我们通过Mutex.WaitOne()方法来实现线程间的访问互斥，并通过mutex.ReleaseMutex()方法释放锁，实现线程安全的共享变量的操作。

应用场景

Mutex类一般用于多线程或多进程的同步，具体应用场景包括但不限于：

1. 文件或数据库访问；
2. 内存资源的访问；
3. 任何需要防止竞争访问的共享资源操作。

示例

下面通过两个示例来进一步说明Mutex类的使用方法。

示例1：文件读写

通过Mutex可以很方便地实现对文件的并发读写操作，从而防止读写锁冲突和数据丢失。

using System;
using System.IO;
using System.Threading;

namespace MutexDemo
{
    class Program
    {
        static Mutex mutex = new Mutex();

        static string filePath = "test.txt";

        static void Main(string[] args)
        {
            StreamWriter writer1 = new StreamWriter(filePath, true);
            StreamWriter writer2 = new StreamWriter(filePath, true);

            Thread t1 = new Thread(() => WriteFile(writer1, "Thread1"));
            Thread t2 = new Thread(() => WriteFile(writer2, "Thread2"));

            t1.Start();
            t2.Start();

            t1.Join();
            t2.Join();

            writer1.Dispose();
            writer2.Dispose();

            Console.WriteLine("Write completed.");
            Console.ReadKey();
        }

        static void WriteFile(StreamWriter writer, string threadName)
        {
            mutex.WaitOne();
            writer.WriteLine($"{threadName} is writing file...");
            Thread.Sleep(1000);
            mutex.ReleaseMutex();
        }
    }
}

示例2：多进程访问共享资源

通过Mutex，可以实现多个进程之间对共享资源的安全访问。

using System;
using System.Diagnostics;
using System.Threading;

namespace MutexDemo
{
    class Program
    {
        static Mutex mutex = new Mutex();

        static void Main(string[] args)
        {
            Process[] processes = new Process[3];

            for (int i = 0; i < 3; i++)
            {
                ProcessStartInfo info = new ProcessStartInfo("MutexDemo.exe", i.ToString());
                processes[i] = Process.Start(info);
            }

            foreach (Process p in processes)
            {
                p.WaitForExit();
            }

            Console.WriteLine("All processes exited.");
            Console.ReadKey();
        }

        static void PrintNumber(int processNumber)
        {
            mutex.WaitOne();
            for (int i = 0; i < 5; i++)
            {
                Console.WriteLine($"Process {processNumber} prints {i+1}");
                Thread.Sleep(50);
            }
            mutex.ReleaseMutex();
        }
    }
}

在上述示例中，我们通过Mutex类来控制多个进程对共享资源的访问，从而实现安全的进程间通讯。