C# WaitHandle类的几个有用的函数

WaitHandle类还提供静态方法来处理更复杂的同步难题。WaitAny、WaitAll和SignalAndWait方法可对多个句柄执行信号通知和等待操作，这些等待句柄可以是不同类型（包括Mutex和Semaphore，因为它们同样继承自抽象的WaitHandle类）。ManualResetEventSlim和CountdownEvent也能通过它们的WaitHandle属性参与这些方法。

1.WaitAny

WaitHandle.WaitAny 是 .NET 中用于多线程同步的重要方法，它允许线程等待多个同步对象中的任意一个变为信号状态。

函数定义：

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public static int WaitAny(WaitHandle[] waitHandles);
public static int WaitAny(WaitHandle[] waitHandles, int millisecondsTimeout);
public static int WaitAny(WaitHandle[] waitHandles, TimeSpan timeout);
public static int WaitAny(WaitHandle[] waitHandles, int millisecondsTimeout, bool exitContext);

核心功能

多等待对象支持：可以同时监视多个等待句柄（如 ManualResetEvent、AutoResetEvent、Mutex、Semaphore 等）
任意触发机制：只要数组中任何一个等待句柄收到信号，等待就会结束
超时控制：可以设置超时时间，避免无限期等待
返回值指示：返回触发等待的句柄在数组中的索引

下面给一个简单的例子：

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// 创建三个等待句柄
var waitHandle1 = new AutoResetEvent(false);
var waitHandle2 = new ManualResetEvent(false);
var waitHandle3 = new Semaphore(0, 1);

WaitHandle[] handles = { waitHandle1, waitHandle2, waitHandle3 };

// 在另一个线程中设置某个事件
Task.Run(() => {
    Thread.Sleep(1000);
    waitHandle2.Set();  // 触发第二个事件
});

// 等待任意一个事件触发
int signaledIndex = WaitHandle.WaitAny(handles);

Console.WriteLine($"触发的句柄索引: {signaledIndex}");  // 输出: 1 (第二个句柄)

如果你熟悉C# Task 异步编程就知道，Task类也有一个waitAny,他们两很像。

典型应用场景

多任务完成等待（任一任务完成即可继续）
多事件响应处理
超时监控
资源竞争处理

2.WaitAll

WaitHandle.WaitAll 是 .NET 中用于多线程同步的关键方法，它允许线程等待所有指定的同步对象都变为信号状态。

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public static bool WaitAll(WaitHandle[] waitHandles);
public static bool WaitAll(WaitHandle[] waitHandles, int millisecondsTimeout);
public static bool WaitAll(WaitHandle[] waitHandles, TimeSpan timeout);
public static bool WaitAll(WaitHandle[] waitHandles, int millisecondsTimeout, bool exitContext);

核心功能

全等待机制：只有当所有等待句柄都收到信号时才会继续执行
混合类型支持：可以同时等待不同类型的同步对象（EventWaitHandle、Mutex、Semaphore等）
超时控制：可以设置等待的超时时间
原子性操作：确保所有句柄状态被同时检查

同样给一个例子：

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// 创建三个等待句柄
var handle1 = new ManualResetEvent(false);
var handle2 = new AutoResetEvent(false);
var handle3 = new Semaphore(0, 1);

WaitHandle[] handles = { handle1, handle2, handle3 };

// 在多个线程中设置事件
Task.Run(() => {
    Thread.Sleep(500);
    handle1.Set();
});

Task.Run(() => {
    Thread.Sleep(1000);
    handle2.Set();
});

Task.Run(() => {
    Thread.Sleep(1500);
    handle3.Release();
});

// 等待所有句柄触发
bool allSignaled = WaitHandle.WaitAll(handles, 2000); // 2秒超时

Console.WriteLine($"所有句柄是否都收到信号: {allSignaled}");

重要特性

同步点：常用于需要多个条件都满足才能继续执行的场景
返回值： ◦ 成功时返回 true ◦ 超时返回 false
STA线程限制：不能在单线程单元(STA)中使用（如WPF/Windows Forms的UI线程）
64句柄限制：在部分.NET版本中最多支持64个句柄

典型应用场景

多任务同步（等待所有任务完成）
复杂资源申请（需要同时获取多个资源）
分布式系统协调
并行计算屏障

3.SignalAndWait

SignalAndWait 是 WaitHandle 类中一个特殊的同步方法，它原子性地执行两个操作：先对一个等待句柄发出信号，然后立即等待另一个等待句柄。

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public static bool SignalAndWait(WaitHandle toSignal, WaitHandle toWaitOn);
public static bool SignalAndWait(WaitHandle toSignal, WaitHandle toWaitOn, int millisecondsTimeout, bool exitContext);

核心功能

两步原子操作： ◦ 首先对 toSignal 调用 Set()（发出信号） ◦ 然后对 toWaitOn 调用 WaitOne()（等待）
线程优先级提升： ◦ 执行此操作时，当前线程会暂时提升优先级，减少上下文切换
超时控制： ◦ 可以设置等待的超时时间

3.1线程回合模式

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// 创建两个事件对象
var wh1 = new AutoResetEvent(false);
var wh2 = new AutoResetEvent(false);

// 线程A
Task.Run(() => {
    Console.WriteLine("线程A执行工作1");
    WaitHandle.SignalAndWait(wh1, wh2);  // 通知wh1并等待wh2
    Console.WriteLine("线程A执行工作2");
});

// 线程B
Task.Run(() => {
    Console.WriteLine("线程B执行工作1");
    WaitHandle.SignalAndWait(wh2, wh1);  // 通知wh2并等待wh1
    Console.WriteLine("线程B执行工作2");
});

/* 输出顺序：
   线程A执行工作1
   线程B执行工作1
   (线程汇合)
   线程A执行工作2
   线程B执行工作2
*/

3.2 生产消费模式

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var itemReady = new AutoResetEvent(false);
var spaceAvailable = new AutoResetEvent(true);

// 生产者
void Producer() {
    while(true) {
        WaitHandle.SignalAndWait(spaceAvailable, itemReady);
        // 生产物品...
    }
}

// 消费者
void Consumer() {
    while(true) {
        WaitHandle.SignalAndWait(itemReady, spaceAvailable);
        // 消费物品...
    }
}

SignalAndWait 提供了一种高效的线程协调机制，特别适合需要精确控制线程执行顺序的场景，但使用时需要特别注意其限制和潜在的死锁风险。