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多线程编程之Windows同步方式

  在Windows环境下针对多线程同步与互斥操作的支持,主要包括四种方式:临界区(CriticalSection)、互斥对象(Mutex)、信号量(Semaphore)、事件对象(Event)。下面分别针对这四种方式作说明:

(1)临界区(CriticalSection)

  每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区(临界资源是一次仅允许一个进程使用的共享资源)。每次只准许一个进程进入临界区,进入后不允许其他进程进入。不论是硬件临界资源,还是软件临界资源,多个进程必须互斥地对它进行访问。Windows环境下临界区的基本操作有以下几个:

CRITICAL_SECTION CriticalSection;InitializeCriticalSection(&CriticalSection);EnterCriticalSection(&CriticalSection);LeaveCriticalSection(&CriticalSection);DeleteCriticalSection(&CriticalSection);

 (2)互斥对象(Mutex)

  在编程中,引入了对象互斥对象(也叫互斥锁)的概念,来保证共享数据操作的完整性。每个对象都对应于一个可称为“互斥锁”的标记,这个标记用来保证在任一时刻,只能有一个线程访问该对象。互斥对象的操作接口有以下几个:

CreateMutexOpenMutexReleaseMutex

   在使用互斥对象的时候借助WaitforSingleObject,例如:

WaitForSingleObject(/*...*/);    do_something();ReleaseMutex(/*...*/);

 

(3)信号量(Semaphore)  

  信号量有时被称为信号灯,是在多线程环境下使用的一种设施,它负责协调各个线程,以保证它们能够正确、合理的使用公共资源。也是操作系统中用于控制进程同步互斥的量。信号量分为单值和多值两种,前者只能被一个线程获得,后者可以被若干个线程获得。与互斥对象相比,信号量就好比是可以容纳N多个人的房子允许多个人同时进入(数量有限制而已),而互斥对象就只能容纳一个人的小房子,同一时刻只能一个人使用。

  Windows环境下的信号量操作接口包括:

CreateSemaphoreOpenSemaphoreReleaseSemaphore

 

  信号量的使用方式与互斥对象差不多,只不过在初始化的时候需要指定信号的个数:

WaitForSingleObject(/*...*/);    do_something();ReleaseSemaphore(/*...*/);

 

(4)事件对象(Event

   Event对象是Windows下面很有趣的一种锁结果。从某种意义上说,它和互斥锁很相近,但是又不一样。因为在线程获得锁的使用权之前,常常需要某一个线程(可能是主线程也可能是其他线程)调用SetEvent设置一下才行。关键是,在线程结束之前,我们也不清楚当前线程获得Event之后执行到哪了。所以使用起来,要特别小心。常用的Event对象操作有:

CreateEventOpenEventPulseEventResetEventSetEvent

 

  主线程一般可以这样做:

CreateEvent(/*...*/);    // 创建事件对象SetEvent(/*...*/);       // 设置信号WaitForMultiObjects(hThread, /*...*/);    // 等待线程结束CloseHandle(/*...*/);    // 关闭线程句柄

 

  而被启动的线程一般要等待某个事件再进行动作:

while(1){    WaitForSingleObject(/*...*/);    // 等待事件    /*...*/}

 

总结:
(1)关于临界区、互斥区、信号量、Event在msdn上均有示例代码;

(2)一般来说,使用频率上信号量 > 互斥对象 > 临界区 > 事件对象

(3)信号量可以实现其他三种锁的功能,学习上应有所侧重

(4)纸上得来终觉浅,多实践才能掌握它们之间的区别     

 

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