C# AutoResetEvent线程信号

1.概要

什么是AutoResetEvent？

AutoResetEvent是线程同步原语，它允许一个线程通知另一个线程应当继续执行。这可以用于控制两个或多个线程的交互和执行顺序。

基本特性：

• AutoResetEvent具有两种状态：已设定（signaled）和未设定（non-signaled）。在设定状态下，它允许至少一个等待的线程继续执行。
• AutoResetEvent在通过调用 Set() 方法变为设定状态后，当一个等待线程被释放以继续执行时，它将自动重置为未设定状态。这是它与ManualResetEvent的主要区别，后者在设定状态下会释放所有等待的线程，而且状态不会自动重置，需要手动调用 Reset() 方法才能回到未设定状态。
• 线程可以通过调用 WaitOne() 方法来等待AutoResetEvent的信号。如果AutoResetEvent处于未设定状态，则调用 WaitOne() 的线程会被阻塞，直到AutoResetEvent的状态通过调用 Set() 方法被设定。

这使得你可以协调多个线程的工作，例如在"生产者-消费者"问题中，一个线程生成数据，而其他线程等待并处理这些数据。使用AutoResetEvent可以确保数据在被处理之前已经完全生成。

使用场景是什么？

AutoResetEvent主要用于同步或协调多个线程，使它们能够按照预定的顺序执行或在某些条件满足后执行。以下是一些常见的使用场景：

1. 生产者-消费者模型：在这种模型中，两个或更多的线程共享一个数据缓冲区或队列。一个线程（生产者）向缓冲区添加数据，另一个线程（消费者）从缓冲区取出数据进行处理。AutoResetEvent可用于控制何时可以添加或移除数据，以防止消费者在没有数据可取时尝试获取数据，或防止生产者在缓冲区已满时尝试添加数据。
2. 控制线程执行顺序：如果你有几个线程需要按特定顺序执行，你可以使用AutoResetEvent来控制它们的执行顺序。每个线程都会在完成其工作后发出信号，以允许下一个线程开始执行。
3. 等待一次性事件：如果一个线程需要等待另一个线程完成特定任务后才能继续执行，则可以使用AutoResetEvent。当事件发生（即任务完成）时，发出信号以唤醒等待的线程。

优缺点是什么？

优点

1. 简单易用：使用AutoResetEvent可以方便地实现多个线程间的同步。
2. 自动重置：AutoResetEvent在释放等待的线程后会自动切换到非信号状态。这对于控制线程执行顺序或实现生产者-消费者模型非常有用。
3. 灵活可控：你可以通过Set()和Reset()方法手动控制AutoResetEvent的状态，以满足复杂的同步需求。

缺点

1. 只能唤醒一个线程：每次调用Set()方法只能唤醒一个等待的线程，即使有多个线程在等待。如果需要同时唤醒多个线程，可以考虑使用ManualResetEvent。
2. 可能引发竞态条件：由于AutoResetEvent在调用Set()方法后立即重置为非信号状态，因此在高并发情况下可能会出现竞态条件，即有多个线程尝试在AutoResetEvent设定之后立即获得执行权，但其中只有一个线程能成功，其余线程会因为AutoResetEvent的状态被重置而继续等待。
3. 没有提供查询状态的方法：AutoResetEvent没有公开的属性或方法可以用来查询当前是否在信号状态。要确定AutoResetEvent的状态，必须调用WaitOne()方法，并传入0毫秒的超时值，然后根据返回的布尔值来判断。这种设计可能对某些应用场景造成不便。

基础原理：

主要工作原理基于操作系统的事件对象，用于在多个线程之间同步或协调。

以下是AutoResetEvent的一些关键点：

• AutoResetEvent有两种状态：已设定（signaled）和未设定（non-signaled）。在已设定状态下，它允许一个等待的线程继续执行。在未设定状态下，它阻止一个或多个线程的执行，直到它被设定为已设定状态。
• 线程通过调用WaitOne()方法来等待事件的信号。如果AutoResetEvent处于已设定状态，则第一个调用WaitOne()的线程立即接收信号，然后AutoResetEvent自动返回到未设定状态，并且其他任何尝试调用WaitOne()的线程都将被阻塞，直到AutoResetEvent再次被设定。
• 当你希望一个线程继续执行时，可以调用Set()方法将AutoResetEvent设置为已设定状态。此时，如果有线程正等待这个事件的信号，那么其中的一个线程将被唤醒继续执行，同时AutoResetEvent自动返回到未设定状态。
• Reset()方法可以用来手动将AutoResetEvent设置为未设定状态。

AutoResetEvent的主要工作原理是管理一个内部的布尔标志，该标志指示是否有线程可以执行，或者是否应该阻塞等待某个条件成立。

2.详细内容

using System;
using System.Threading;

class Program
{
    static AutoResetEvent autoEvent1 = new AutoResetEvent(true);
    static AutoResetEvent autoEvent2 = new AutoResetEvent(false);

    static void Main()
    {
        new Thread(PrintNumbers).Start();
        new Thread(PrintLetters).Start();

        Console.ReadLine();
    }

    static void PrintNumbers()
    {
        for (int i = 0; i < 10; i++)
        {
            autoEvent1.WaitOne(); // 等待信号
            Console.WriteLine(i);
            autoEvent2.Set();     // 发出信号
        }
    }

    static void PrintLetters()
    {
        for (char letter = 'A'; letter < 'K'; letter++)
        {
            autoEvent2.WaitOne(); // 等待信号
            Console.WriteLine(letter);
            autoEvent1.Set();     // 发出信号
        }
    }
}

示例中，PrintNumbers 方法打印数字，然后通过调用 Set() 方法向 PrintLetters 方法发出信号，表示现在可以打印字母了。

与此同时，PrintNumbers 使用 WaitOne() 方法进入等待状态，等待 PrintLetters 完成打印并发出信号。同样，PrintLetters 方法也在打印字母后向 PrintNumbers 方法发出信号，并进入等待状态。

这样，两个线程就可以交替进行，直到操作完成。

ref

https://learn.microsoft.com/en-us/dotnet/api/system.threading.autoresetevent?view=net-7.0&devlangs=csharp&f1url=%3FappId%3DDev16IDEF1%26l%3DEN-US%26k%3Dk(System.Threading.AutoResetEvent)%3Bk(DevLang-csharp)%26rd%3Dtrue