推荐一款线程or进程间数据同步解决方案

米榜饴 · 8 小时前

在实际开发中，数据同步非常重要，特别是跨线程或者进程之间数据交互的时候，如果不能进行数据同步管理，那各个线程或者进程之间就会产生数据错乱问题，比如A程序用的是更新之前的数据，B数据用的是更新之后的数据，这会造成很严重的后果。今天我们以一个简单的小例子，介绍一款线程or进程之间数据同步的解决方案，谨供学习分享使用，如有不足之处，还请指正。

为什么要进行同步？

在多线程或者多进程编程中，有些资源属于临界资源，同一时刻只允许一个程序进行访问，我们把那些需要资源共享，相互等待，相互协作，又相互制约，各程序之间按照一定的顺序，步骤执行的过程称为同步，如果是多线程编程中，称之为线程同步；如果是不同进程中的同步，称之为进程同步。在C#编程中，可以通过EventWaitHandle进行线程或者进程间的同步。

什么是EventWaitHandle?

EventWaitHandle（事件等待句柄（亦简称为“事件”））允许线程通过信号和等待信号相互通信。它可以收到信号以释放一个或多个等待线程的等待句柄。收到信号后，事件等待句柄便会进行手动或自动重置。EventWaitHandle 类可以表示本地事件等待句柄（本地事件）或命名系统事件等待句柄（命名事件或系统事件，对所有进程可见）。EventWaitHandle有两种模式：AutoReset和ManualReset。为了方便使用，还有两个对应的派生类，AutoResetEvent和ManualResetEvent。如下所示：

EventWaitHandle使用方法

可以通过EventWaitHandle的构造函数或者打开现有的命名事件的方式创建对象，通过构造函数它需要传入一个bool值，表示是否初始值为有信号，和EventResetMode，表示事件信号重置方式。
EventResetMode共有两个信号重置方式：

AutoReset：表示在事件设置为有信号后，会自动设置为无信号，时间间隔为1000纳秒以内，适用于需要信号同步频率较高的场景，就像过刷卡过闸机一样，一次只允许一个人通过。
ManualReset：表示设置为有信号后，需要手动调用Reset方法设置为无信号，否则一直为有信号状态。它适用于需要信号同步频率适中的场景，比如电梯门开以后，同时允许多个人进入。

关于EventWaitHandle的工作原理，可以通过下图直观的描述：

EventWaitHandle-AutoReset

采用AutoReset模式初始化EventWaitHandle对象，代码如下所示：

private EventWaitHandle autoResetEventWaitHandle;
private void InitAutoWaitHandleThread()
{
if (autoTasks.Count > 0 && autoTasks.Any(item => item.Status == TaskStatus.Running || item.Status == TaskStatus.Created))
{
MessageBox.Show("Task is not completed");
return;
}
autoTasks.Clear();
this.txtMsg.Clear();
if (autoResetEventWaitHandle == null)
{
autoResetEventWaitHandle = new EventWaitHandle(false, EventResetMode.AutoReset);
}
int count = int.Parse(this.txtCount.Text);
var task = Task.Run(() =>
{
for (int i = 0; i < count; i++)
{
autoResetEventWaitHandle.WaitOne();
this.Invoke(() =>
{
this.txtMsg.AppendText($"[{DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")}] 第 {i} 个 is pass.{Environment.NewLine}");
});
}
});
autoTasks.Add(task);
}

复制代码

在上述示例中，我们创建了EventWaitHandle在实例对象，默认初始无信号（initialState:false）及EventResetMode为AutoReset，并在Task后台线程中调用它的WaitOne等待信号，如果接收到信号，则输出信息到文本框中，否则一直等待。我们通过按钮点击事件来设置信号，如下所示：

private void BtnReset03_Click(object? sender, EventArgs e)
{
if (this.autoResetEventWaitHandle == null)
{
this.autoResetEventWaitHandle = new EventWaitHandle(false, EventResetMode.AutoReset);
}
if (autoTasks.Count < 1 || !autoTasks.Any(item => item.IsCompleted == false))
{
MessageBox.Show("当前没有线程在排队");
return;
}
this.autoResetEventWaitHandle.Set();
}

复制代码

在上述代码中，首先判断EventWaitHandle对象是否为空，如果对象为空则创建；然后判断当前Task后台线程是否在运行，并等待信号，如果没有则返回。如果有正在运行的线程，则每点击一次，设置一次信号。由于EventResetMode为AutoReset，所以不需要手动调用Reset方法，EventWaitHandle对象会自动设置为无信号。EventWaitHandle-AutoReset实例演示如下所示：

EventWaitHandle-ManualReset

采用ManualReset模式创建EventWaitHandle对象，代码如下所示：

private EventWaitHandle manualResetEventWaitHandle;
private void InitManualWaitHandlerThread()
{
if (manualTasks.Count > 0 && manualTasks.Any(item => item.Status == TaskStatus.Running || item.Status == TaskStatus.Created))
{
MessageBox.Show("Task is not completed");
return;
}
manualTasks.Clear();
this.txtMsg.Clear();
if (manualResetEventWaitHandle == null)
{
manualResetEventWaitHandle = new EventWaitHandle(false,EventResetMode.ManualReset);//传入一个bool值，表示是否在初始化时有信号，true:有信号，false:无信号
}
int count = int.Parse(this.txtCount.Text);//此处做为排队人数
var task = Task.Run(() =>
{
for (int i = 0; i < count; i++)
{
manualResetEventWaitHandle.WaitOne();
Task.Delay(500).Wait(); // 每隔500ms，如果有信号就可以通过
this.Invoke(() =>
{
this.txtMsg.AppendText($"[{DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")}] 第 {i} 个 is pass.{Environment.NewLine}");
});
}
});
manualTasks.Add(task);
}

复制代码

在上述代码中，我们以ManualReset的方式初始化EventWaitHandle对象，在Task后台线程中调用WaitOne等待信号，当接收到信号后，在文本框中输出信息。我们同样通过手动点击按钮来设置信号，与AutoReset方式不同，ManualReset需要显式的调用Reset方法，将状态重置为无信号。在本示例中，我们点击事件1秒后，再调用Reset方法。如下所示：

private void BtnReset04_Click(object? sender, EventArgs e)
{
if (this.manualResetEventWaitHandle == null)
{
this.manualResetEventWaitHandle = new EventWaitHandle(false, EventResetMode.ManualReset);
}
if (manualTasks.Count < 1 || !manualTasks.Any(item => item.IsCompleted == false))
{
MessageBox.Show("当前没有线程在排队");
return;
}
//设置为有信号
this.manualResetEventWaitHandle.Set();
Task.Run(() =>
{
//等待1s后，重置为无信号
Task.Delay(1000).Wait();
//设置为无信号
this.manualResetEventWaitHandle.Reset();
});
}

复制代码

EventWaitHandle-ManualReset示例演示如下所示：

为了方便使用，EventWaitHandle还有两个派生类，分别为AutoResetEvent和ManualResetEvent，分别对应EventResetMode的两种类型，接下来分别介绍。

AutoResetEvent

AutoResetEvent是EventWaitHandle的派生类，对应EventWaitHandle的AutoReset类型，在设置信号后自动重置为无信号，示例如下所示：

private AutoResetEvent autoResetEvent;
/// <summary>
/// 初始化自动Reset线程
/// </summary>
private void InitAutoResetThread()
{
if (autoTasks.Count > 0 && autoTasks.Any(item => item.Status == TaskStatus.Running || item.Status == TaskStatus.Created))
{
MessageBox.Show("Task is not completed");
return;
}
autoTasks.Clear();
this.txtMsg.Clear();
if (autoResetEvent == null)
{
autoResetEvent = new AutoResetEvent(false);//传入一个bool值，表示是否在初始化时有信号，true:有信号，false:无信号
}
int count = int.Parse(this.txtCount.Text);
var task = Task.Run(() =>
{
for (int i = 0; i < count; i++)
{
autoResetEvent.WaitOne();
this.Invoke(() =>
{
this.txtMsg.AppendText($"[{DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")}] 第 {i} 个 is pass.{Environment.NewLine}");
});
}
});
autoTasks.Add(task);
}

复制代码

在上述示例中，运行一个Task后台线程，在线程中每接收到一个信号，就输出一段文本到TextBox中，共10次。接收信号通过页面按钮点击的方式进行输出，如下所示：

private void BtnReset01_Click(object? sender, EventArgs e)
{
if (this.autoResetEvent == null)
{
this.autoResetEvent = new AutoResetEvent(false);
}
if (autoTasks.Count < 1 || !autoTasks.Any(item => item.IsCompleted == false))
{
MessageBox.Show("当前没有线程在排队");
return;
}
this.autoResetEvent.Set();
}

复制代码

AutoResetEvent实例演示如下所示：

ManualResetEvent

ManualResetEvent是EventWaitHandle的派生类，对应EventWaitHandle的ManualReset类型，在设置信号后需要手动重置为无信号，示例如下所示：

private ManualResetEvent manualResetEvent;
/// <summary>
/// 初始化手动Reset线程
/// </summary>
private void InitManualResetThread()
{
if (manualTasks.Count > 0 && manualTasks.Any(item => item.Status == TaskStatus.Running || item.Status == TaskStatus.Created))
{
MessageBox.Show("Task is not completed");
return;
}
manualTasks.Clear();
this.txtMsg.Clear();
if (manualResetEvent == null)
{
manualResetEvent = new ManualResetEvent(false);//传入一个bool值，表示是否在初始化时有信号，true:有信号，false:无信号
}
int count = int.Parse(this.txtCount.Text);//此处做为排队人数
var task = Task.Run(() =>
{
for (int i = 0; i < count; i++)
{
manualResetEvent.WaitOne();
Task.Delay(500).Wait(); // 每隔500ms，如果有信号就可以通过
this.Invoke(() =>
{
this.txtMsg.AppendText($"[{DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")}] 第 {i} 个 is pass.{Environment.NewLine}");
});
}
});
manualTasks.Add(task);
}

复制代码

在上述示例中，运行一个Task后台线程，在线程中接收到信号时，间隔500ms，就输出一段文本到TextBox中，如果没有事件等待句柄没有重置为无信号，则一直输出，共10次。接收信号通过页面按钮点击的方式进行输出，如下所示：

private void BtnReset02_Click(object? sender, EventArgs e)
{
if (this.manualResetEvent == null)
{
this.manualResetEvent = new ManualResetEvent(false);
}
if (manualTasks.Count < 1 || !manualTasks.Any(item => item.IsCompleted == false))
{
MessageBox.Show("当前没有线程在排队");
return;
}
//设置为有信号
this.manualResetEvent.Set();
Task.Run(() =>
{
//等待1s后，重置为无信号
Task.Delay(1000).Wait();
//设置为无信号
this.manualResetEvent.Reset();
});
}

复制代码

ManualResetEvent实例演示如下所示：

在上述介绍的示例中，EventWaitHandle和它的两个派生类AutoResetEvent，及ManualResetEvent都是在线程间实现同步，而如果要在进程间实现同步，则需命名事件才能实AutoResetEvent，及ManualResetEvent并没有实现命名事件的构造函数，所以不支持进程间同步，要实现进程间同步，则只能通过EventWaitHandle来实现。

命名事件

Windows操作系统允许命名事件等待句柄，命名事件是在整个操作系统范围内生效，当创建命名事件后，它在所有进程间可见。因此，命名事件可用于同步进程的活动以及线程。由于命名事件是系统范围的，因此可以有多个 EventWaitHandle 对象表示同一命名事件。每次调用构造函数或 OpenExisting 方法时，都会创建一个新 EventWaitHandle 对象。重复指定同一名称会创建表示同一命名事件的多个对象。不过为了安全谨慎起见“建议谨慎使用命名事件”。
本示例创建两个可执行程序，分别运行来表示两个进程，如下所示：

在控制台程序“Okcoder.Sync.DemoConsole”中，创建一个命名事件等待句柄，如下所示：

namespace Okcoder.Sync.DemoConsole
{
internal class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Console.WriteLine("-------------------okcoder begin---------------------");
string eventWaitHandleName = "okcoder";
EventWaitHandle? eventWaitHandle = null;
if (!EventWaitHandle.TryOpenExisting(eventWaitHandleName, out eventWaitHandle))
{
eventWaitHandle = new EventWaitHandle(false, EventResetMode.AutoReset, eventWaitHandleName);
}
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
eventWaitHandle.WaitOne();
Console.WriteLine($"[{DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")}] 第 {i} 个 is pass.");
}
eventWaitHandle.Close();
eventWaitHandle.Dispose();
Console.WriteLine("-------------------okcoder end-----------------------");
}
}
}

复制代码

在上述示例中，通过EventWaitHandle的构造函数，创建个EventWaitHandle对象，默认无信号，并采用AutoReset模式，唯一不同的是，给此对象创建了一个名称。
在另一个程序“Okcoder.Sync.Demo”的FrmMain页面，通过按钮设置信号，如下所示：

private void BtnReset05_Click(object? sender, EventArgs e)
{
string eventWaitHandleName = "okcoder";
if (EventWaitHandle.TryOpenExisting(eventWaitHandleName,out EventWaitHandle? result))
{
result.Set();
}
else
{
MessageBox.Show($"打开名称为 {eventWaitHandleName} 的Event Wait Handle 失败.");
}
}

复制代码

上述示例中，通过EventWaitHandle的TryOpenExisting方法，获取统一名称的事件等待句柄，如果获取不到，则报错。如果获取到，则调用Set方法设置信号。

以上就是《推荐一款线程or进程间数据同步解决方案》的全部内容，旨在抛砖引玉，一起学习，共同进步。

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