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wzjs 2025/9/10 12:41:44

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前言

CountdownEvent 是 C# 中用于多线程协作的同步工具，位于 System.Threading 命名空间下。它提供了一种简单而有效的方式来等待多个并发操作完成。CountdownEvent 的核心思想是初始化一个计数器，在每个操作完成时减少该计数器，并在计数器归零时释放所有等待的线程。适用于需要等待多个并行操作完成的场景（例如分阶段任务、批量数据处理）。

一、核心概念

计数器机制：初始化时指定一个初始计数值，每次调用 Signal() 方法减少计数器。当计数器归零时，所有等待的线程被唤醒。
- 初始化计数器：通过构造函数或 InitialCount 属性设置初始计数值。
- 递减计数器：每次调用 Signal() 方法时，计数器会递减。
- 等待计数器归零：调用 Wait() 方法的线程会被阻塞，直到计数器变为0。
- 手动重置：可以通过调用 Reset() 方法将计数器重置为任意值，以便重复使用。
适用场景：
- 等待一组并行任务全部完成的场景，如并行计算、多任务处理等。
- 分阶段任务的协调（如“所有子任务完成后进入下一阶段”）。
与 Task.WaitAll 的区别：
- CountdownEvent 更灵活，支持动态调整计数器。
- Task.WaitAll 仅适用于 Task 对象，而 CountdownEvent 可与任何线程模型结合。

二、基本用法

1. 构造函数

var countdownEvent = new CountdownEvent(initialCount: 3); // 初始计数值为3

2. 关键方法

方法	作用
`Signal()`	减少计数器（原子操作），表示一个任务已经完成返回 `true` 表示成功。若计数器已归零，返回 `false`。
`Wait()`	阻塞当前线程，直到计数器归零。
`AddCount(int value)`	手动增加计数器（需确保当前未处于终止状态）。
`Reset()`	重置计数器（需谨慎使用，可能破坏协作逻辑）。
`Dispose()`	释放资源。
`CurrentCount`	获取当前计数器的值。
`InitialCount`	获取计数器的初始值。

三、示例

示例 1：等待多个任务完成

using System.Threading;class Program
{static CountdownEvent countdown = new CountdownEvent(3); // 初始计数值3static void Main(){// 启动3个并行任务new Thread(DoWork).Start("Task 1");new Thread(DoWork).Start("Task 2");new Thread(DoWork).Start("Task 3");countdown.Wait(); // 阻塞直到所有任务完成Console.WriteLine("所有任务已完成！");}static void DoWork(object name){Thread.Sleep(1000);Console.WriteLine($"{name} 完成");countdown.Signal(); // 减少计数器}
}

输出：

Task 1 完成
Task 3 完成
Task 2 完成
所有任务已完成！

示例 2：动态调整计数器

static CountdownEvent countdown = new CountdownEvent(2);static void Main()
{// 初始需要等待2个信号new Thread(() => {Thread.Sleep(500);Console.WriteLine("任务A完成");countdown.Signal();}).Start();// 动态增加计数器（需确保未处于终止状态）countdown.AddCount(1); // 总计数器变为3new Thread(() => {Thread.Sleep(1000);Console.WriteLine("任务B完成");countdown.Signal();}).Start();new Thread(() => {Thread.Sleep(1500);Console.WriteLine("任务C完成");countdown.Signal();}).Start();countdown.Wait();Console.WriteLine("所有任务完成");
}

输出：

任务A完成
任务B完成
任务C完成
所有任务完成

示例3：最佳实践-等待多个线程完成

using System;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;class Program
{static void Main(string[] args){int taskCount = 5;CountdownEvent countdown = new CountdownEvent(taskCount);Console.WriteLine("启动多个任务...");for (int i = 1; i <= taskCount; i++){int taskId = i;Task.Run(() =>{try{Console.WriteLine($"任务 {taskId} 开始执行...");Thread.Sleep(1000); // 模拟任务执行时间Console.WriteLine($"任务 {taskId} 完成");}finally{countdown.Signal(); // 标记任务完成}});}Console.WriteLine("主线程等待所有任务完成...");countdown.Wait(); // 等待所有任务完成Console.WriteLine("所有任务已完成");}
}

四、注意事项

1. 资源释放

使用 Dispose() 或 using 块释放资源，避免句柄泄漏。
在实际应用中，建议在 Signal() 调用周围添加 try-finally 块，以确保即使在任务抛出异常的情况下也能正确地递减计数器。

	using (var countdown = new CountdownEvent(3)){// 使用 countdown}

2. 线程安全

Signal() 和 AddCount() 是线程安全的，但需确保逻辑正确性。
避免在计数器归零后继续调用 Signal() 或 AddCount()（可能抛出 InvalidOperationException）。

3. 动态调整的陷阱

调用 AddCount() 时需确保事件未终止（即计数器未归零），否则会抛出异常。

示例错误代码：

var countdown = new CountdownEvent(1);
countdown.Signal(); // 计数器归零
countdown.AddCount(1); // 抛出 InvalidOperationException

五、高级用法

1. 超时等待

bool completed = countdown.Wait(TimeSpan.FromSeconds(5));
if (!completed)
{Console.WriteLine("等待超时，仍有未完成的任务");
}

2. 结合异步编程

async Task RunAsync()
{var countdown = new CountdownEvent(3);var tasks = new Task[3];for (int i = 0; i < 3; i++){tasks[i] = Task.Run(() => {// 模拟工作Thread.Sleep(1000);countdown.Signal();});}await Task.Run(() => countdown.Wait());Console.WriteLine("所有异步任务完成");
}