Синхронизация потоков: общие ресурсы и действия с разным количеством требуемых ресурсов

Я не уверен, что семафоры здесь полезны.

Я думаю, вы можете сделать это с помощью пула потоков и некоторого кода в защищенном разделе CS/mutex. Поместите действия в коллекцию (список/очередь/стек, что лучше всего подходит для вашего алгоритма диспетчеризации) и инициализируйте количество слотов. Затем и всякий раз, когда слоты освобождаются в результате выполнения действий, войдите в CS и решите, какие действия выполнять с учетом текущего количества слотов. Отправьте эти действия в пул потоков, соответствующим образом уменьшите количество слотов и выйдите из CS.

"Slot-count" может быть простым целым числом или количеством коллекций какого-то сложного класса - на самом деле это не имеет значения.

Всякий раз, когда количество свободных слотов увеличивается, вы должны принять решение о том, какое действие отправить в пул потоков. Вам понадобится какой-то алгоритм, поскольку вполне возможно, что освобождение слота может позволить запускать более одного действия - может быть, вы сначала запускаете действие с самым высоким требованием к слоту?

Я не вижу необходимости в отдельном потоке диспетчера и, конечно же, в циклах процессора! Я боюсь, что любое решение, основанное на потоках, пытающихся накопить цель слота, ожидая на каком-либо синхронизирующем объекте доступных слотов, будет сопряжено с риском взаимоблокировки - многие потоки могут застрять с частичным подсчетом слотов и, таким образом, предотвратить продвижение вперед. Кроме того, вы не сможете настроить алгоритм, чтобы, скажем, предотвратить голодание действий с высокими требованиями к слоту.

Вы можете реализовать свой собственный быстрый семафор с возможностью отрицательного счета. Например, создайте такой класс MySemaphore:

public class MySemaphore
{
    private int size; // number of occupied resources
    private readonly int capacity; // total capacity

    public MySemaphore(int size, int capacity)
    {
        this.size = size;
        this.capacity = capacity;
    }

    public void Lock(int count) // acquire "count" resources
    {
        lock(this)
        {
            while(capacity - size < count)
            {
                Monitor.Wait(this);
            }
            size += count;
        }
    }        

    public void Unlock(int count) // release "count" resources
    {
        lock(this)
        {
            size -= count;
            Monitor.PulseAll(this);
        }
    }
}