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C# 信号量(Semaphore)的应用 - 控制对资源的并发访问数

幻夢星雲

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发布时间:2025-12-14 12:49:26

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来源于php中文网

原创

应使用 SemaphoreSlim 控制并发许可数而非线程数,适用于限流场景;需用 try/finally 或 C#12+ using 确保 Release,避免许可泄露。

c# 信号量(semaphore)的应用 - 控制对资源的并发访问数

信号量(Semaphore)在 C# 中是用来限制同时访问某资源的线程数量的同步原语。它不像 lock 那样只允许一个线程进入,而是允许最多 N 个线程并发执行——这个 N 就是信号量的初始计数。

什么时候该用 Semaphore 而不是 lock 或 Mutex?

当你需要“最多 N 个线程能同时操作某资源”,而不是“只能 1 个”,就该考虑 Semaphore。比如:

  • 限制数据库连接池中同时活跃的连接数(避免打满 DB)
  • 控制对某个外部 API 的并发调用频率(防止被限流或封 IP)
  • 模拟有限硬件资源(如只有 3 台打印机,最多 3 个任务可同时打印)

SemaphoreSlim 是日常首选

推荐用 SemaphoreSlim(轻量级、支持异步、托管实现),而不是老式的 Semaphore(基于操作系统内核对象,开销大、不支持 async/await)。

基本用法:

var semaphore = new SemaphoreSlim(3); // 最多 3 个线程能通过

// 进入临界区(阻塞或等待) await semaphore.WaitAsync(); try { // 执行受控操作:如调用 API、写文件、处理任务... } finally { semaphore.Release(); // 必须释放,否则计数永远不增加 }

注意释放必须被执行

Release() 不会自动调用,必须确保它在任何路径下都执行——尤其是异常发生时。所以一定要包在 try/finally 或使用 using(C# 12+ 支持 SemaphoreSlimusing 语法糖):

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// C# 12+ 推荐写法(自动 Release)
await using (await semaphore.WaitAsync())
{
    // 执行操作
}

如果用的是旧版本 C#,就老老实实写 try/finally

别和线程数混淆:它是“许可数”,不是“线程数”

信号量管理的是“可用许可(permit)”数量,和线程本身无关。同一个线程可以多次 WaitAsync()(只要还有许可),也可以多次 Release()(但不能超过初始值,否则抛异常)。所以设计时要明确:

  • 每个业务逻辑单元消耗 1 个许可(最常见)
  • 是否允许重入(通常不建议,容易逻辑混乱)
  • 超时控制:WaitAsync(TimeSpan.FromSeconds(5)) 避免无限等待

基本上就这些。用对了,SemaphoreSlim 是控制并发水位的低调利器;用错了,可能死锁或许可泄露。关键是理解它管的是“许可”,不是“谁在用”。

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