在C#的多线程编程中，Monitor 是一种用于同步多个线程访问共享资源的机制。它是基于对象的锁定机制，能够有效地控制对代码块的访问，防止数据的不一致，其实与lock基本一样的。本文将详细介绍 Monitor 的特点、用法，并提供多个示例以展示其应用。

Monitor 的特点

• 独占性访问：Monitor 通过锁定对象，确保同一时刻只有一个线程可以访问被锁定的代码块。
• 高效性：相比于 Mutex，Monitor 的性能开销较小，适合在同一进程中的多线程环境中使用。
• 支持条件变量：Monitor 允许线程在等待某个条件时释放锁，这样其他线程可以获得锁，避免资源的浪费。
• 易于使用：Monitor 提供了较为简单的 APIs，如 Enter、Exit、Wait、Pulse 和 PulseAll。

使用 Monitor 的基本语法

以下是 Monitor 的基本用法示例：

C#
object lockObject = new object();

Monitor.Enter(lockObject); // 请求锁
try {
    // ... 访问共享资源
} finally {
    Monitor.Exit(lockObject); // 释放锁
}

示例：使用 Monitor 实现线程安全的计数器

以下示例展示了如何使用 Monitor 来实现一个线程安全的计数器，确保只有一个线程可以对计数器进行更新。

C#
namespace AppMonitor01
{
    internal class Program
    {
        private static int counter = 0; // 共享资源
        private static object lockObject = new object(); // 用于锁定代码块

        static void Main(string[] args)
        {
            Thread[] threads = new Thread[5];
            for (int i = 0; i < threads.Length; i++)
            {
                threads[i] = new Thread(IncrementCounter);
                threads[i].Start();
            }

            foreach (var thread in threads)
            {
                thread.Join();
            }

            Console.WriteLine($"最终计数器的值: {counter}");
        }

        static void IncrementCounter()
        {
            for (int i = 0; i < 1000; i++)
            {
                Monitor.Enter(lockObject); // 请求锁
                try
                {
                    counter++; // 增加计数
                }
                finally
                {
                    Monitor.Exit(lockObject); // 确保释放锁
                }
            }
        }
    }
}

在C#的多线程编程中，Mutex 是一种用于同步多个线程的机制。它不仅适用于进程间的线程同步，还可以在同一进程内用于保护共享资源。本文将详细介绍 Mutex 的特点、用法，并提供多个示例以示范其应用。

Mutex 的特点

• 跨进程同步：Mutex 允许在不同进程之间进行同步，这使得它在处理需要进程间通信的场景时相当有用。
• 独占性访问：只有一个线程可以获得 Mutex，其他线程必须等待，直到该线程释放 Mutex。
• 超时控制：Mutex 允许设置超时。如果线程在指定时间内无法获得锁，可以选择放弃。
• 简单易用：Mutex 提供了清晰的接口，易于程序员使用。

使用 Mutex 的基本语法

以下是 Mutex 的基本用法示例：

C#
Mutex mutex = new Mutex();
mutex.WaitOne(); //请求锁
// ... 访问共享资源
mutex.ReleaseMutex(); //释放锁

示例：使用 Mutex 实现线程安全的计数器

以下示例展示了如何使用 Mutex 来实现一个线程安全的计数器，确保只有一个线程可以对计数器进行更新。

C#
using System;
using System.Threading;

class Program {
    private static int counter = 0; // 共享资源
    private static Mutex mutex = new Mutex(); // 创建 Mutex 实例

    static void Main(string[] args) {
        Thread[] threads = new Thread[5];
        for (int i = 0; i < threads.Length; i++) {
            threads[i] = new Thread(IncrementCounter);
            threads[i].Start();
        }

        foreach (var thread in threads) {
            thread.Join();
        }

        Console.WriteLine($"最终计数器的值: {counter}");
    }

    static void IncrementCounter() {
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            mutex.WaitOne(); // 请求锁
            try {
                counter++; // 增加计数
            } finally {
                mutex.ReleaseMutex(); // 确保释放锁
            }
        }
    }
}

随着 .NET 6 的发布，LINQ 中新增了两个便捷的扩展方法：

• MinBy(Func<T, TKey> keySelector)
• MaxBy(Func<T, TKey> keySelector)

它们能根据指定的键（keySelector）从集合中一次性取得最小值或最大值所在的整个对象（而不仅仅是数值）。拥有这两个方法后，我们无需再手工使用 OrderBy() + First() 或者 OrderByDescending() + First() 的组合来取极值对象，代码变得更加简洁，也能避免没必要的排序操作，效率更高。

准备工作

在开始动手实验之前，我们先定义一个简单的 Student 记录类型，并创建一个学生列表，包含学生的姓名和分数等信息。示例如下：

C#
namespace AppMin
{
    public record Student(string Name, int Marks);

    internal class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            // 创建学生列表
            var students = new List<Student>
            {
                new Student("张三", 520),
                new Student("李四", 480),
                new Student("王五", 550),
                new Student("张飞", 430),
                new Student("关羽", 550)
            };

            // 打印数据，确保数据已经正确初始化
            foreach (var student in students)
            {
                Console.WriteLine($"{student.Name} - {student.Marks}");
            }
        }
    }
}

在嵌入式系统、物联网(IoT)和工业通讯领域，串口通讯仍然是一种广泛使用的通信方式。本文将深入探讨如何使用C#实现一个健壮、高效的异步串口通讯管理器。

关键设计理念

异步编程

异步编程是现代.NET应用程序的重要特性，它允许：

• 非阻塞的I/O操作
• 提高应用程序的响应性
• 有效利用系统资源

主要特性

我们的串口管理器将具备以下特性：

• 异步连接和读取
• 错误处理
• 灵活的数据接收机制
• 资源释放管理

代码解析

类定义与构造函数

C#
public class SerialPortManager : IDisposable
{
    private SerialPort _serialPort;
    private readonly string _portName;
    private readonly int _baudRate;
    private CancellationTokenSource _cancellationTokenSource;

    // 数据接收事件
    public event EventHandler<byte[]> DataReceived;

    public SerialPortManager(string portName, int baudRate)
    {
        _portName = portName;
        _baudRate = baudRate;
        _cancellationTokenSource = new CancellationTokenSource();
    }
}

在 C# 的 LINQ 查询中，Select 与 SelectMany 经常使用来处理集合或可查询对象。两者有些相似之处，但也有明显区别：

Select：将集合中的每个元素映射（投影）到一个新的形式，最终返回与原集合长度相同的序列。

SelectMany：针对集合中的每个元素返回一个可枚举序列，然后将所有子序列“压平”（Flatten）为一个新的序列。

Select 示例

以下例子演示如何使用 Select 将字符串列表中的每个元素转换成大写形式：

C#
public class Program
{
    public static void Main()
    {
        var fruits = new List<string> { "apple", "banana", "cherry" };

        // 使用 Select 把每个字符串都转换为大写
        var upperFruits = fruits.Select(fruit => fruit.ToUpper());

        foreach (var item in upperFruits)
        {
            Console.WriteLine(item);
        }
    }
}