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vc++高级班之多线程篇[7]---线程间的同步机制②

2024-11-14 01:31:39   203人阅读

//示例代码：
CStringArray g_ArrString;
UINT __cdecl ThreadProc(LPVOID lpParameter)
{
 int startIdx = (int)lpParameter;
 for (int idx = startIdx; idx < startIdx+100; ++idx) {
  CString str;
  str.Format(_T("%d"), idx);
  g_ArrString.Add(str);
 }
 return 0;
}
 
void CThreadTestDlg::OnBnClickedBtn()
{
 for (int idx = 1; idx <= 50; ++idx) {
  AfxBeginThread(ThreadProc, (LPVOID)(idx*10));
 }
}
 
void CThreadTestDlg::OnBnClickedPrintBtn()
{
 CString strCount;
 INT_PTR nCount = g_ArrString.GetCount();
 strCount.Format(_T("%d"), nCount);
 MessageBox(strCount);
 
 for (INT_PTR idx = 0; idx < nCount; ++idx) {
  OutputDebugString(g_ArrString.GetAt(idx));
 }
}
 
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 
①、Mutex（互斥器）
 
使用方法：
1、创建一个互斥器：CreateMutex；
2、打开一个已经存在的互斥器：OpenMutex；
3、获得互斥器的拥有权：WaitForSingleObject、WaitForMultipleObjects 等一类等待的函数……（可能造成阻塞）；
4、释放互斥器的拥有权：ReleaseMutex；
5、关闭互斥器：CloseHandle；
 
HANDLE ghMutex = NULL;
CStringArray g_ArrString;
UINT __cdecl ThreadProc(LPVOID lpParameter)
{
 int startIdx = (int)lpParameter;
 for (int idx = startIdx; idx < startIdx+100; ++idx) {
  CString str;
  str.Format(_T("%d"), idx);
 
  DWORD dwWaitResult = WaitForSingleObject(ghMutex, INFINITE);
  switch (dwWaitResult)
  {
  case WAIT_ABANDONED:
  case WAIT_OBJECT_0:
   g_ArrString.Add(str);
   ReleaseMutex(ghMutex);
   break;
  }
  //g_ArrString.Add(str);
 }
 return 0;
}
 
void CThreadTestDlg::OnBnClickedBtn()
{
 ghMutex = CreateMutex(NULL, FALSE, NULL);
 for (int idx = 1; idx <= 50; ++idx) {
  AfxBeginThread(ThreadProc, (LPVOID)(idx*10));
 }
}
 
void CThreadTestDlg::OnBnClickedPrintBtn()
{
 CString strCount;
 INT_PTR nCount = g_ArrString.GetCount();
 strCount.Format(_T("%d"), nCount);
 MessageBox(strCount);
 
 for (INT_PTR idx = 0; idx < nCount; ++idx) {
  OutputDebugString(g_ArrString.GetAt(idx));
 }
 
 CloseHandle(ghMutex);
}
 
※ 命名标准：Mutex 可以跨进程使用，所以其名称对整个系统而言是全局的，所以命名不要过于普通，类似：Mutex、Object 等。
最好想一些独一无二的名字等！
 
固有特点(优点+缺点)：
1、是一个系统核心对象，所以有安全描述指针，用完了要 CloseHandle 关闭句柄，这些是内核对象的共同特征；
2、因为是核心对象，所以执行速度会比 Critical Sections 慢几乎100倍的时间（当然只是相比较而言）；
3、因为是核心对象，而且可以命名，所以可以跨进程使用；
4、Mutex 使用正确的情况下不会发生死锁；
5、在“等待”一个 Mutex 的时候，可以指定“结束等待”的时间长度；
6、可以检测到当前拥有互斥器所有权的线程是否已经退出！Wait……函数会返回：WAIT_ABANDONED
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②、Semaphores（信号量）
 
租车例子的比喻很恰当！
 
使用方法：
1、创建一个信号量：CreateSemaphore；
2、打开一个已经存在的信号量：OpenSemaphore；
3、获得信号量的一个占有权：WaitForSingleObject、WaitForMultipleObjects 等一类等待的函数……（可能造成阻塞）；
4、释放信号量的占有权：ReleaseSemaphore；
5、关闭信号量：CloseHandle；
 
HANDLE ghSemaphore = NULL;
UINT __cdecl ThreadProc(LPVOID lpParameter)
{
 int startIdx = (int)lpParameter;
 CString strOut;
 while(TRUE) {
 
  DWORD dwWaitResult = WaitForSingleObject(ghSemaphore, 0);
  switch (dwWaitResult)
  {
  case WAIT_OBJECT_0:
   strOut.Format(_T("Thread %d: wait succeeded !"), GetCurrentThreadId());
   OutputDebugString(strOut);
   ReleaseSemaphore(ghSemaphore, 1, NULL);
 
   break;
  case WAIT_TIMEOUT:
   strOut.Format(_T("Thread %d: wait timed out !"), GetCurrentThreadId());
   OutputDebugString(strOut);
   break;
  }
 }
 return 0;
}
 
void CThreadTestDlg::OnBnClickedBtn()
{
 ghSemaphore = CreateSemaphore(NULL, 10, 10, NULL);
 for (int idx = 1; idx <= 20; ++idx) {
  AfxBeginThread(ThreadProc, (LPVOID)(idx*10));
 }
}
 
void CThreadTestDlg::OnBnClickedPrintBtn()
{
 CloseHandle(ghSemaphore);
}
 
※ 命名标准：Semaphores 可以跨进程使用，所以其名称对整个系统而言是全局的，所以命名不要过于普通，类似：Semaphore、Object 等。
最好想一些独一无二的名字等！
 
固有特点(优点+缺点)：
1、是一个系统核心对象，所以有安全描述指针，用完了要 CloseHandle 关闭句柄，这些是内核对象的共同特征；
2、因为是核心对象，所以执行速度稍慢（当然只是相比较而言）；
3、因为是核心对象，而且可以命名，所以可以跨进程使用；
4、Semaphore 使用正确的情况下不会发生死锁；
5、在“等待”一个 信号量 的时候，可以指定“结束等待”的时间长度；
6、非排他性的占有，跟 Critical Sections 和 Mutex 不同，这两种而言是排他性占有，
即：同一时间内只能有单一线程获得目标并拥有操作的权利，而 Semaphores 则不是这样，
同一时间内可以有多个线程获得目标并操作！
 
所以，这里面问大家一个问题，如果还是用信号量的方式去做之前向 CStringArray 中添加节点的同步可以吗？
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③、Event Objects（事件）
 
 Event 方式是最具弹性的同步机制，因为他的状态完全由你去决定，不会像 Mutex 和 Semaphores 的状态会由类似：
 WaitForSingleObject 一类的函数的调用而改变，所以你可以精确的告诉 Event 对象该做什么事？以及什么时候去做！
 
 使用方法：
1、创建一个事件对象：CreateEvent；
2、打开一个已经存在的事件对象：OpenEvent；
3、获得事件的占有权：WaitForSingleObject 等函数（可能造成阻塞）；
4、释放事件的占有权（设置为激发（有信号）状态，以让其他等待中的线程苏醒）：SetEvent；
5、手动置为非激发（无信号）状态：ResetEvent
6、关闭事件对象句柄：CloseHandle；
 
固有特点(优点+缺点)：
1、是一个系统核心对象，所以有安全描述指针，用完了要 CloseHandle 关闭句柄，这些是内核对象的共同特征；
2、因为是核心对象，所以执行速度稍慢（当然只是相比较而言）；
3、因为是核心对象，而且可以命名，所以可以跨进程使用；
4、通常被用于 overlapped I/O 或被用来设计某些自定义的同步对象。
 
#include <windows.h>
#include <stdio.h>
 
#define THREADCOUNT 4
 
HANDLE ghGlobalWriteEvent;
HANDLE ghReadEvents[THREADCOUNT];
 
DWORD WINAPI ThreadProc(LPVOID);
 
void CreateEventsAndThreads(void)
{
    HANDLE hThread;
    DWORD i, dwThreadID;
 
    // Create a manual-reset event object. The master thread sets
    // this to nonsignaled when it writes to the shared buffer.
 
    ghGlobalWriteEvent = CreateEvent(
        NULL, // default security attributes
        TRUE, // manual-reset event
        TRUE, // initial state is signaled
        TEXT("WriteEvent") // object name
        );
 
    if (ghGlobalWriteEvent == NULL)
    {
        printf("CreateEvent failed (%d)\n", GetLastError());
        return;
    }
    else if ( GetLastError() == ERROR_ALREADY_EXISTS )
    {
        printf("Named event already exists.\n");
        return;
    }
 
    // Create multiple threads and an auto-reset event object
    // for each thread. Each thread sets its event object to
    // signaled when it is not reading from the shared buffer.
 
    for(i = 0; i < THREADCOUNT; i++)
    {
        // Create the auto-reset event
        ghReadEvents[i] = CreateEvent(
            NULL, // no security attributes
            FALSE, // auto-reset event
            TRUE, // initial state is signaled
            NULL); // object not named
 
        if (ghReadEvents[i] == NULL)
        {
            printf("CreateEvent failed (%d)\n", GetLastError());
            return;
        }
 
        hThread = CreateThread(NULL,
            0,
            ThreadProc,
            &ghReadEvents[i], // pass event handle
            0,
            &dwThreadID);
 
        if (hThread == NULL)
        {
            printf("CreateThread failed (%d)\n", GetLastError());
            return;
        }
    }
}
 
void WriteToBuffer(VOID)
{
    DWORD dwWaitResult, i;
 
    // Reset ghGlobalWriteEvent to nonsignaled, to block readers
 
    if (! ResetEvent(ghGlobalWriteEvent) )
    {
        printf("ResetEvent failed (%d)\n", GetLastError());
        return;
    }
 
    // Wait for all reading threads to finish reading
 
    dwWaitResult = WaitForMultipleObjects(
        THREADCOUNT, // number of handles in array
        ghReadEvents, // array of read-event handles
        TRUE, // wait until all are signaled
        INFINITE); // indefinite wait
 
    switch (dwWaitResult)
    {
        // All read-event objects were signaled
        case WAIT_OBJECT_0:
            // TODO: Write to the shared buffer
            printf("Main thread writing to the shared buffer...\n");
            break;
 
        // An error occurred
        default:
            printf("Wait error: %d\n", GetLastError());
            ExitProcess(0);
    }
 
    // Set ghGlobalWriteEvent to signaled
 
    if (! SetEvent(ghGlobalWriteEvent) )
    {
        printf("SetEvent failed (%d)\n", GetLastError());
        ExitProcess(0);
    }
 
    // Set all read events to signaled
    for(i = 0; i < THREADCOUNT; i++)
        if (! SetEvent(ghReadEvents[i]) )
        {
            printf("SetEvent failed (%d)\n", GetLastError());
            return;
        }
}
 
void CloseEvents()
{
    int i;
 
    for( i=0; i < THREADCOUNT; i++ )
        CloseHandle(ghReadEvents[i]);
 
    CloseHandle(ghGlobalWriteEvent);
}
 
void main()
{
    int i;
 
    // TODO: Create the shared buffer
 
    // Create the events and THREADCOUNT threads to read from the buffer
 
    CreateEventsAndThreads();
 
    // Write to the buffer three times, just for test purposes
 
    for(i=0; i < 3; i++)
        WriteToBuffer();
 
    // Close the events
 
    CloseEvents();
}
 
DWORD WINAPI ThreadProc(LPVOID lpParam)
{
    DWORD dwWaitResult;
    HANDLE hEvents[2];
 
    hEvents[0] = *(HANDLE*)lpParam; // thread‘s read event
    hEvents[1] = ghGlobalWriteEvent; // global write event
 
    dwWaitResult = WaitForMultipleObjects(
        2, // number of handles in array
        hEvents, // array of event handles
        TRUE, // wait till all are signaled
        INFINITE); // indefinite wait
 
    switch (dwWaitResult)
    {
        // Both event objects were signaled
        case WAIT_OBJECT_0:
            // TODO: Read from the shared buffer
            printf("Thread %d reading from buffer...\n",
                   GetCurrentThreadId());
            break;
 
        // An error occurred
        default:
            printf("Wait error: %d\n", GetLastError());
            ExitThread(0);
    }
 
    // Set the read event to signaled
 
    if (! SetEvent(hEvents[0]) )
    {
        printf("SetEvent failed (%d)\n", GetLastError());
        ExitThread(0);
    }
 
    return 1;
}
 
===================================================
※※※ 小作业：
MFC中同样对 Mutex、Semaphores、Event 进行了封装，所以尝试使用 CMutex、CSemaphore、CEvent 等类进行线程间的同步将更为方便！
------------------------------------- End -------------------------------------------

 

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