Windows下多線程同步機制

1、多線程同步機制Critical section （臨界區(qū)）用來實現(xiàn)排他性占有”。適用范圍是單一進程的各線程之間。它是：一個局部性對象，不是一個核心對象?？焖俣行?。不能夠同時有一個以上的critical section被等待。無法偵測是否已被某個線程放棄。MutexMutex是一個核心對象，可以在不同的線程之間實現(xiàn)排他性占有，甚至幾十那些現(xiàn)成分屬不同進程。它是：一個核心對象。如果擁有mutex的那個線程結束，則會產生一個abandoned錯誤信息。可以使用Wait.。等待一個mutex?？梢跃呙?，因此可以被其他進程開啟。只能被擁有它的那個線程釋放released）。SemaphoreSema

2、phore被用來追蹤有限的資源。它是：一個核心對象。沒有擁有者。可以具名，因此可以被其他進程開啟。可以被任何一個線程釋放（released）。Event ObjectEvent object通常使用于overlapped l/Q或用來設計某些自定義的同步對象。它是：一個核心對象。完全在程序掌控之下。適用于設計新的同步對象?！耙筇K醒”的請求并不會被儲存起來，可能會遺失掉。可以具名，因此可以被其他進程開啟。Interlocked Variable如果lnterlocked.（）函數(shù)被使用于所謂的spin-lock,那么他們只是一種同步機制。所謠pin-lock是一種busy loop被預期在極短

3、時間內執(zhí)行，所以有最小的額外負擔overhead）。系統(tǒng)核心偶爾會使用他們。除此之外interlocked variables主要用于引用技術。他們：允許對4字節(jié)的數(shù)值有些基本的同步操作，不需動用到ritical section或mutex之類。在SMP （Symmetric Multi-Processors操作系統(tǒng)中亦可有效運作。/有關多線程的一些技術問題：1、何時使用多線程？2、線程如何同步？3、線程之間如何通訊？4、進程之間如何通訊？先來回答第一個問題，線程實際主要應用于四個主要領域，當然各個領域之間不是絕對孤立的，他們有可能是重疊的，但是每個程序應該 都可以歸于某個領域：1、offlo

4、ading time-consuming task由輔助線程來執(zhí)行耗時計算，而使GUI有更好的反應。我想這應該是我們考慮使用線程最多的一種 情況吧。2、 Scalability。服務器軟件最?？紤]的問題，在程序中產生多個線程，每個線程做一份小的工作，使每個U都忙碌，使CPU(一般是 多個)有最佳的使用率，達到負載的均衡，這比較復雜，我想以后再討論這個問題。3、Fair-share resource allocation當你向一個負荷沉重的服務器發(fā)出請求，多少時間才能獲得服務。一個服務器不能同時為太多的請求 服務，必須有一個請求的最大個數(shù)，而且有時候對某些請求要優(yōu)先處理，這是線程優(yōu)先級干的活了。

5、4、Simulations線程用于仿真測試。我把主要的目光放在第一個領域，因為它正是我想要的。第二和第三個領域比較有意思，但是目前不在我的研究時間表中。線程的同步機制：1、Event用事件(Event)來同步線程是最具彈性的了。一個事件有兩種狀態(tài)：激發(fā)狀態(tài)和未激發(fā)狀態(tài)也稱有信號狀態(tài)和無信號狀態(tài)。事件又分兩 種類型：手動重置事件和自動重置事件。手動重置事件被設置為激發(fā)狀態(tài)后，會喚醒所有等待的線程，而且一直保持為激發(fā)狀態(tài)，直到程序重新把 它設置為未激發(fā)狀態(tài)。自動重置事件被設置為激發(fā)狀態(tài)后，會喚“一個”等待中的線程，然后自動恢復為未激發(fā)狀態(tài)。所以用自動重置事件來同步 兩個線程比較理想。MFC中對應的

6、類為CEvent.。CEvent的構造函數(shù)默認創(chuàng)建一個自動重置的事件，而且處于未激發(fā)狀態(tài)。共有三個函數(shù)來改變 事件的狀態(tài):SetEvent,ResetEvent和PulseEvent用事件來同步線程是一種比較理想的做法，但在實際的使用過程中要注意的是，對自動重置事件 調用SetEvent和PulseEvent有可能會引起死鎖，必須小心。2、Critical Section使用臨界區(qū)域的第一個忠告就是不要長時間鎖住一份資源。這里的長時間是相對的，視不同程序而定。對一些控制軟件來說，可能是數(shù)毫 秒，但是對另外一些程序來說，可以長達數(shù)分鐘。但進入臨界區(qū)后必須盡快地離開，釋放資源。如果不釋放的話，會如

7、何？答案是不會怎樣。如果 是主線程(GUI線程)要進入一個沒有被釋放的臨界區(qū)，呵呵，程序就會掛了！臨界區(qū)域的一個缺點就Critical Section不是一個核心對象，無 法獲知進入臨界區(qū)的線程是生是死，如果進入臨界區(qū)的線程掛了，沒有釋放臨界資源，系統(tǒng)無法獲知，而且沒有辦法釋放該臨界資源。這個缺點在 互斥器(Mutex沖得到了彌補tritical Section在 MFC 中的相應實現(xiàn)類是CcriticalSectionCcriticalSection：: Lock()進入臨界區(qū),CcriticalSection : UnLock()離開臨界區(qū)。3、Mutex互斥器的功能和臨界區(qū)域很相似。區(qū)別

8、是:Mutex所花費的時間比Critical Section多的多，但是Mutex是核心對象(Event、Semaphore 也是)，可以跨進程使用，而且等待一個被鎖住的Mutex可以設定TIMEOUT，不會像Critical Section那樣無法得知臨界區(qū)域的情況，而一直死等。 MFC中的對應類為CMutex。Win32函數(shù)有：創(chuàng)建互斥體CreateMutex()，打開互斥體OpenMutex(),釋放互斥體ReleaseMutex(t Mutex的擁 有權并非屬于那個產生它的線程，而是最后那個對此Mutex進行等待操作(WaitForSingleObject等等)并且尚未進行Releas

9、eMutex (臊作的線程。 線程擁有Mutex就好像進入Critical Section一樣，一次只能有一個線程擁有該Mutex。如果一個擁有Mutex的線程在返回之前沒有調用 ReleaseMutex(),那么這個Mutex就被舍棄了，但是當其他線程等待WaitForSingleObject等)這個Mutex時，仍能返回，并得到一個 WAIT_ABANDONED_O返回值。能夠知道一 個Mutex被舍棄是Mutex特有的。4、Semaphore信號量是最具歷史的同步機制。信號量是解訓roducer/consumer問題的關鍵要素。對應的MFC類是Csemaphore。Win32函數(shù)Crea

10、teSemaphor()用來產生信號量JReleaseSemaphor()用來解除鎖定Semaphore的現(xiàn)值代表的意義是目前可用的資源數(shù)如果Semaphore 的現(xiàn)值為1,表示還有一個鎖定動作可以成功如果現(xiàn)值為5,就表示還有五個鎖定動作可以成功當調用Wait.等函數(shù)要求鎖定，如果Semaphore 現(xiàn)值不為0, Wait.馬上返回，資源數(shù)減1。當調用ReleaseSemaphore ()資源數(shù)加1,當時不會超過初始設定的資源總數(shù)。線程之間的通訊：線程常常要將數(shù)據(jù)傳遞給另外一個線程.Worker線程可能需要告訴別人說它的工作完成了,GUI線程則可能需要交給Worker線程一件新的工作。通過Po

11、stThreadMessage()，可以將消息傳遞給目標線程，當然目標線程必須有消息隊列。以消息當作通訊方式，比起標準技術如使用 全局變量等，有很大的好處。如果對象是同一進程中的線程，可以發(fā)送自定義消息，傳遞數(shù)據(jù)給目標線程，如果是線程在不同的進程中，就涉及進 程之間的通訊了。下面將會講到。進程之間的通訊：當線程分屬于不同進程，也就是分駐在不同的地址空間時，它們之間的通訊需要跨越地址空間的邊界，便得采取一些與同一進程中不同線 程間通訊不同的方法。1、Windows專門定義了一個消息：WM_COPYDATA用來在線程之間搬移數(shù)據(jù),一一不管兩個線程是否同屬于一個進程。同時接受這個 消息的線程必須有一

12、個窗口，即必須是JI線程。WM_COPYDATA必須由SendMessage ()來發(fā)送，不能由PostMessage ()等來發(fā)送，這是 由待發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的生命期決定的，出于安全的需要。2、WM_COPYDATA效率上面不是太高，如果要求高效率，可以考慮使用共享內存Shared Memory)。使用共享內存要做的是：設定 一塊內存共享區(qū)域；使用共享內存；同步處理共享內存。第一步：設定一塊內存共享區(qū)域。首先，CreateFileMappingO產生一個file-mapping核心對象，并指定共享區(qū)域的大小MapViewOfFile()獲得一個指針指向可用的內存。如果是C/S模式，由Serve

13、r端來產生file-mapping，那么Client端使用OpenFileMapping ()，然后調用 MapViewOfFile()。第二步：使用共享內存。共享內存指針的使用是一件比較麻煩的事，我們需要借助ased屬性，允許指針被定義為從某一點開始起算的32位偏移值。第三步：清理。UnmapViewOfFile ()交出由 MapViewOfFile ()獲得的指針,CloseHandle ()交出file-mapping核心對象的handle。第四步：同步處理?？梢越柚鶰utex來進行同步處理。3、IPCAnonymous Pipes Anonymous Pipes只被使用于點對點通訊。當一個進程產生另一個進程時，這是最有用的一種通訊方式。Named Pipes Named Pipes可以是單向，也可以是