SemaphoreSlim是一个用于同步和限制并发访问的类，和它类似的还有Semaphore，只是SemaphoreSlim更加的轻量、高效、好用。今天说说它，以及如何使用，在什么时候去使用，使用它将会带来什么优势。
代码的业务是：
在多线程下进行数据的统计工作，简单点的说就是累加数据。
1.首先我们建立一个程序
代码如下
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("总时间：" + stopwatch.ElapsedMilliseconds);
Console.WriteLine("总数：" + 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.运行结果
此时需要多运行几次，会发现，偶尔出现运行的结果不一样，这就是今天的问题
3.分析结果
从结果看，明显错误了，正确答案是：200 0000，但是第二次的结果是131 6465。我们的业务就是开启2个线程，一个A方法，一个B方法，分别对a的数据进行累加计算。那么为什么造成这样的结果呢？
造成这样的原因就是多线程的问题。
解决方法一：
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("总时间：" + stopwatch.ElapsedMilliseconds);
Console.WriteLine("总数：" + 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的结果
当我们增加lock后，不管运行几次，结果都是正确的。
解决方法二：
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); //控制访问线程的数量 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("总时间：" + stopwatch.ElapsedMilliseconds); Console.WriteLine("总数：" + 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
当我们增加SemaphoreSlim后，不管运行几次，结果都是正确的。
4.我们对比方法一和方法二发现，他们的结果都是一样的，但是lock似乎比SemaphoreSlim更加的高效，是的，lock解决此业务的确比SemaphoreSlim高效。但是lock能干的事，SemaphoreSlim肯定能干，SemaphoreSlim能干的事，lock不一定能干。
5.SemaphoreSlim的使用
SemaphoreSlim使用的范围非常的广，可以限制访问资源的线程数，例如限制一个资源最多5个线程可以同时访问
using System.Threading; class Program { static SemaphoreSlim semaphore = new SemaphoreSlim(5); // 允许最多5个线程同时访问资源 static void Main() { for (int i = 0; i < 10; i++) { Task.Run(DoWork); } Console.ReadLine(); } static async Task DoWork() { await semaphore.WaitAsync(); // 等待许可 try { Console.WriteLine($"线程 {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId} 开始工作"); await Task.Delay(1000); // 模拟耗时操作 Console.WriteLine($"线程 {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId} 结束工作"); } finally { semaphore.Release(); // 释放许可 } } }
此时DoWork()这个方法，最多同时只有5个线程访问，当改成1个，就是按照顺序进行了，和lock的使用是一样的
6.总结
如果需要确保同一时间只有一个线程访问某资源（此案例指的就是变量a），那么可以使用Lock，也可以使用SemaphoreSlim；如果需要控制同时访问资源的线程数量，并且需要更复杂的信号量操作，那么可以使用SemaphoreSlim。总之，使用Lock还是SemaphoreSlim，都是根据具体业务而定。
拓展：
当我们在第1步，只需要增加一句话，不增加lock和SemaphoreSlim，依然可以使得计算的结果准确，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("总时间：" + stopwatch.ElapsedMilliseconds); Console.WriteLine("总数：" + 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
