SemaphoreSlim是一個用於同步和限制併發訪問的類，和它類似的還有Semaphore，只是SemaphoreSlim更加的輕量、高效、好用。今天說說它，以及如何使用，在什麼時候去使用，使用它將會帶來什麼優勢。
代碼的業務是：
在多線程下進行數據的統計工作，簡單點的說就是累加數據。
1.首先我們建立一個程序
代碼如下
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Diagnostics;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
namespace ConsoleApp2
{
class Program
{
static int a = 0;
static async Task Main(string[] args)
{
Stopwatch stopwatch = new Stopwatch();
stopwatch.Start();
Task t1 = Task.Run(() =>
{
A();
});
Task t2 = Task.Run(() =>
{
B();
});
await Task.WhenAll(t1, t2);
stopwatch.Stop();
Console.WriteLine("總時間：" + stopwatch.ElapsedMilliseconds);
Console.WriteLine("總數：" + a);
Console.ReadLine();
}
private static void A()
{
for (int i = 0; i < 100_0000; i++)
{
a++;
}
}
private static void B()
{
for (int i = 0; i < 100_0000; i++)
{
a++;
}
}
}
}
2.運行結果
此時需要多運行幾次，會發現，偶爾出現運行的結果不一樣，這就是今天的問題
3.分析結果
從結果看，明顯錯誤了，正確答案是：200 0000，但是第二次的結果是131 6465。我們的業務就是開啓2個線程，一個A方法，一個B方法，分別對a的數據進行累加計算。那麼爲什麼造成這樣的結果呢？
造成這樣的原因就是多線程的問題。
解決方法一：
1.使用lock
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Diagnostics;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
namespace ConsoleApp2
{
class Program
{
static int a = 0;
static object o = new object();
static async Task Main(string[] args)
{
Stopwatch stopwatch = new Stopwatch();
stopwatch.Start();
Task t1 = Task.Run(() =>
{
A();
});
Task t2 = Task.Run(() =>
{
B();
});
await Task.WhenAll(t1, t2);
stopwatch.Stop();
Console.WriteLine("總時間：" + stopwatch.ElapsedMilliseconds);
Console.WriteLine("總數：" + a);
Console.ReadLine();
}
private static void A()
{
for (int i = 0; i < 100_0000; i++)
{
lock (o)
{
a++;
}
}
}
private static void B()
{
for (int i = 0; i < 100_0000; i++)
{
lock (o)
{
a++;
}
}
}
}
}
2. lock的結果
當我們增加lock後，不管運行幾次，結果都是正確的。
解決方法二：
1.使用SemaphoreSlim
using System; using System.Collections.Generic; using System.Diagnostics; using System.Linq; using System.Text; using System.Threading; using System.Threading.Tasks; namespace ConsoleApp2 { class Program { static int a = 0; static object o = new object(); static SemaphoreSlim semaphore = new SemaphoreSlim(1); //控制訪問線程的數量 static async Task Main(string[] args) { Stopwatch stopwatch = new Stopwatch(); stopwatch.Start(); Task t1 = Task.Run(() => { A(); }); Task t2 = Task.Run(() => { B(); }); await Task.WhenAll(t1, t2); stopwatch.Stop(); Console.WriteLine("總時間：" + stopwatch.ElapsedMilliseconds); Console.WriteLine("總數：" + a); Console.ReadLine(); } private static void A() { for (int i = 0; i < 100_0000; i++) { semaphore.Wait(); //lock (o) //{ a++; //} semaphore.Release(); } } private static void B() { for (int i = 0; i < 100_0000; i++) { semaphore.Wait(); //lock (o) //{ a++; //} semaphore.Release(); } } } }
2.SemaphoreSlim的效果
當我們增加SemaphoreSlim後，不管運行幾次，結果都是正確的。
4.我們對比方法一和方法二發現，他們的結果都是一樣的，但是lock似乎比SemaphoreSlim更加的高效，是的，lock解決此業務的確比SemaphoreSlim高效。但是lock能幹的事，SemaphoreSlim肯定能幹，SemaphoreSlim能幹的事，lock不一定能幹。
5.SemaphoreSlim的使用
SemaphoreSlim使用的範圍非常的廣，可以限制訪問資源的線程數，例如限制一個資源最多5個線程可以同時訪問
using System.Threading; class Program { static SemaphoreSlim semaphore = new SemaphoreSlim(5); // 允許最多5個線程同時訪問資源 static void Main() { for (int i = 0; i < 10; i++) { Task.Run(DoWork); } Console.ReadLine(); } static async Task DoWork() { await semaphore.WaitAsync(); // 等待許可 try { Console.WriteLine($"線程 {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId} 開始工作"); await Task.Delay(1000); // 模擬耗時操作 Console.WriteLine($"線程 {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId} 結束工作"); } finally { semaphore.Release(); // 釋放許可 } } }
此時DoWork()這個方法，最多同時只有5個線程訪問，當改成1個，就是按照順序進行了，和lock的使用是一樣的
6.總結
如果需要確保同一時間只有一個線程訪問某資源（此案例指的就是變量a），那麼可以使用Lock，也可以使用SemaphoreSlim；如果需要控制同時訪問資源的線程數量，並且需要更復雜的信號量操作，那麼可以使用SemaphoreSlim。總之，使用Lock還是SemaphoreSlim，都是根據具體業務而定。
拓展：
當我們在第1步，只需要增加一句話，不增加lock和SemaphoreSlim，依然可以使得計算的結果準確，那就是增加
using System; using System.Collections.Generic; using System.Diagnostics; using System.Linq; using System.Text; using System.Threading; using System.Threading.Tasks; namespace ConsoleApp2 { class Program { static int a = 0; static async Task Main(string[] args) { Stopwatch stopwatch = new Stopwatch(); stopwatch.Start(); Task t1 = Task.Run(() => { A(); }); Task t2 = Task.Run(() => { B(); }); await Task.WhenAll(t1, t2); stopwatch.Stop(); Console.WriteLine("總時間：" + stopwatch.ElapsedMilliseconds); Console.WriteLine("總數：" + a); Console.ReadLine(); } private static void A() { for (int i = 0; i < 10_0000; i++) { a++; Console.WriteLine(a); } } private static void B() { for (int i = 0; i < 10_0000; i++) { a++; Console.WriteLine(a); } } } }
效果
