C#定时信号量同步两个线程和单个输出缓冲区

Question

添加前言

在这里我想更好地解释一下我的应用场景。

我需要一个 Windows 服务来将 SerialPort“转换”为 TCPPort。例如，假设我有一个串行票据打印机连接到原始 ascii 流的 COM 端口，我想通过网络的 TCP 套接字访问它。结果应该是串行打印机变成网络打印机，我的服务应该将许多 tcp 套接字链接到 com 端口。

这是方案:

主要问题是 COM 端口有一个唯一的连接，但在这里我可以有许多来自网络客户端的同时连接。我需要同步写入 COMport 并从 COMport 获取输出并将其复制到所有连接的 TCP 客户端。

使用 TCP 连接时，我无法知道写入流何时真正关闭，因为网络客户端可以在不关闭其连接的情况下发送打印作业，并在一段时间后发送另一个作业。串行打印机是联机打印机，没有开始/结束命令，它可以简单地接收 ascii 字符，它们是按接收顺序排列的打印机。这是因为我需要确保网络输入不会混合，并且我想要一个计时器，它可以在释放同步写锁之前了解作业是否真的结束。

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原始问题

我有两个线程:A、B。

两个线程都必须通过 WriteToOutput() 方法写入单个输出缓冲区，我想确保如果 A 和 B 输出不会混合> 想同时写入输出。首先我需要一个简单的信号量:

private object locker = new object();

public void WriteToOutput(byte[] threadBuffer)
{
    lock (locker)
    {
        //... copy threadBuffer to outputBuffer
    }
}

但我需要更安全地划分输出，因为线程可以清空其缓冲区，但它可以在锁释放后立即填充。

所以在并发的情况下，如果线程 A 获得了锁，我想等待第二个线程 B 一段时间，比方说 1 秒。如果此时线程A要写更多的东西，它有优先权，B必须再等一个tick。如果线程A没有写n个完整的tick，那么它真的可以释放锁，B线程可以获得锁。

Answer 1

只是为了更正 - 这是一个监视器，而不是信号量。

至于其余的，这听起来像是一个奇怪的多线程设计，而且它会很脆弱且不可靠。明确指出何时可以安全地释放共享资源 - 依赖任何类型的同步时间都是一个糟糕的主意。

问题是 WriteToOutput方法显然不是同步的好点!如果您需要确保来自同一个线程的多个写入被序列化，您需要将同步点移到其他地方。或者，传递 Stream而不是 byte[] ，并阅读它直到它在锁内关闭 - 这将有效地做同样的事情，将责任转移给被调用者。只要确保你不会因为忘记关闭流而永远锁定它 :) 另一种选择是使用 BlockingCollection<byte[]>。 .当我们真的不知道您实际上想做什么时，很难说什么是最佳选择。

编辑:

好吧，串口通信大概是我能想到的唯一正确使用时序的方法了。当然，在非实时系统上处理通信也可能有点棘手。

解决此问题的最佳方法是为您对串行端口的所有访问提供一个端点，该端点将处理通信和同步。无需从其他线程调用该方法，您只需发布端点将读取的数据。但是，这需要您有一种识别其他线程的方法——我不确定您是否有类似的东西(可能是 TCP 套接字的 EndPoint？)。 最简单的方法是使用 BlockingCollection :

private readonly object _syncObject = new object();
public void SendData(BlockingCollection<byte[]> data)
{
  lock (_syncObject)
  {
    byte[] buffer;

    while (data.TryTake(out buffer, TimeSpan.FromSeconds(1)))
    {
      // Send the data
    }
  }
}

这将继续从队列中读取和发送数据，只要它最多可以在第二个长周期内获得另一个缓冲区——如果超过一秒，该方法将退出，另一个线程将有机会。

在套接字接收线程中，您将声明阻塞集合 - 这将根据您对接收代码的实现而有所不同。如果每个不同的套接字都有某个类的单个实例，则可以将其声明为实例字段。如果没有，您可以使用 ThreadLocal . 这假定您正在使用手动线程，每个插槽一个 - 如果不是，您将需要不同的存储。

private readonly BlockingCollection<byte[]> _dataQueue = new BlockingCollection<byte[]>();

private void ReceiveHandler(byte[] data)
{
  // This assumes the byte array passed is already a copy
  _data.Add(data);
  SendData(_dataQueue);
}

这绝对不是处理这个问题的最佳方法，但它肯定是我现在能想到的最简单的方法 - 它几乎没有任何代码，而且它只使用 lock和 BlockingCollection .