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C# SemaphoreSlim使用方法 C#如何限制并发访问资源的线程数

畫卷琴夢

畫卷琴夢

发布时间:2026-02-26 11:45:12

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来源于php中文网

原创

semaphoreslim 是限制并发线程数的首选,因其轻量、异步友好、不依赖内核对象且原生支持 waitasync(),可避免线程池阻塞;适用于控制数据库连接、api 调用等资源访问,防止资源耗尽。

c# semaphoreslim使用方法 c#如何限制并发访问资源的线程数

为什么 SemaphoreSlim 是限制并发线程数的首选

因为它是轻量、异步友好的信号量实现,专为 .NET 的 async/await 设计。相比老式 Semaphore,它不依赖操作系统内核对象,开销低,且原生支持 WaitAsync() —— 这意味着你不会在线程池里阻塞线程等待许可。

典型使用场景:控制对数据库连接池、外部 API 调用、文件写入或内存敏感操作的并发访问数,防止资源耗尽或服务被压垮。

SemaphoreSlim 初始化和基本等待逻辑

构造时传入最大并发数(如 new SemaphoreSlim(3) 表示最多 3 个线程同时进入),这是硬性上限。

  • 调用 Wait() 会同步阻塞当前线程,直到获得许可;在 UI 或高吞吐服务中应避免
  • 更推荐用 WaitAsync(),它返回 Task,可配合 await 避免线程浪费
  • 务必配对调用 Release()(或 ReleaseAsync()),否则许可数不会归还,后续等待将永久挂起
  • 可传入 TimeSpan 参数设定超时,超时后 WaitAsync() 抛出 OperationCanceledException,需捕获处理

示例:

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var semaphore = new SemaphoreSlim(2);
try
{
    await semaphore.WaitAsync(TimeSpan.FromSeconds(5));
    // 执行受保护的操作
}
catch (OperationCanceledException)
{
    // 超时未获取到许可
}
finally
{
    semaphore.Release(); // 必须执行,哪怕出异常也要确保释放
}

常见错误:忘记释放、跨作用域误用、未处理取消

最常踩的坑不是“怎么写”,而是“写完就跑”导致许可泄漏:

  • try 块里 await 操作后抛异常,但 finally 外没写 Release() → 许可永远丢失
  • 把同一个 SemaphoreSlim 实例混用于不同资源(比如既控 DB 又控日志)→ 逻辑耦合,难以调试
  • 用了 WaitAsync(cancellationToken) 却没在 catch (OperationCanceledException) 后检查 cancellationToken.IsCancellationRequested → 可能误判为超时而非主动取消
  • using 语句中创建 SemaphoreSlim → 它不是 IDisposable 的资源型对象,Dispose() 仅清理内部 Task 状态,不释放许可,也不影响并发控制逻辑

进阶注意:公平性、递归调用与性能边界

SemaphoreSlim 默认不保证 FIFO,即等待队列不严格按请求顺序发放许可(尤其在高并发下)。如果你依赖执行顺序,得自己加锁排队,它不解决这个问题。

  • 它不阻止同一线程多次 WaitAsync()(即支持“重入”),但每次 WaitAsync() 都要对应一次 Release(),否则仍会泄漏
  • 当并发数设为 1,它可替代 lock 实现异步临界区,但比 lock 开销大,纯同步场景优先用 lock
  • 许可数设为 0 是合法的,此时所有 WaitAsync() 都会等待,可用于动态暂停流量,但需确保有地方调用 Release() 唤醒
  • 大量线程频繁争抢少量许可时,SemaphoreSlim 内部用自旋 + 等待混合策略,一般够用;若实测 CPU 占用异常高,需检查是否许可数设置过小或等待逻辑存在死锁倾向

真正难的是设计好“谁创建、谁持有、谁释放”的生命周期边界——尤其是跨 async 方法链传递许可状态时,很容易在某个 await 分界点丢掉释放时机。

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