C# 多线程同步机制：Mutex 与 Semaphore 详解

Mutex 实现互斥

在并发编程中，保护共享资源不被多个线程同时修改是核心问题。Mutex（互斥体）提供了一种机制，确保同一时刻只有一个线程能持有该锁。

基本用法

调用 WaitOne() 方法会尝试获取互斥体的访问权。如果当前没有其他线程持有，则立即返回；否则当前线程会被挂起，直到锁被释放。一旦获取成功，必须在使用完资源后调用 ReleaseMutex() 归还锁。

bool createdNew;
var mutex = new Mutex(false, "MyMutex", out createdNew);

在构造函数中，我们可以指定互斥体是否由调用线程初始拥有，并定义一个全局名称。关键点在于：命名的互斥体可以在不同进程间共享，因为操作系统维护着这个名称的映射。未命名的互斥体仅限于当前进程内的线程同步。

单实例应用模式

利用系统级命名互斥体，可以方便地限制应用程序只能运行一个实例。如果检测到互斥体已存在（即 createdNew 为 false），则说明已有其他实例在运行。

[STAThread]
static void Main()
{
    bool createdNew;
    var mutex = new Mutex(false, "MyUniqueAppMutex", out createdNew);

    if (!createdNew)
    {
        MessageBox.Show("您只能启动一个实例");
        Application.Exit();
        return;
    }

    // 主程序逻辑...
}

异常处理与安全性

获取锁后，务必使用 try-finally 块来确保锁被释放。如果在临界区发生异常，finally 中的 ReleaseMutex 依然会执行，避免死锁。

if (mutex.WaitOne())
{
    try
    {
        // 受保护的代码
    }
    finally
    {
        mutex.ReleaseMutex();
    }
}
else
{
    // 获取失败的处理逻辑
}

Semaphore 计数信号量

如果说 Mutex 是'非此即彼'的开关，那么 Semaphore（信号量）就是一个计数器。它允许同时访问资源的线程数量达到设定值。