Windows线程控制

提示：扫一扫查出行
【扫一扫了解最新限行尾号】
复制提示

多线程无疑带来了很多方便，提高了很多开发效率，但是同时也带来了很多问题。

举个栗子:

DWORD WINAPI ThreadProc(LPVOID lPParameter);

int m = 0;

int n = 0;

int main(int argc, TCHAR* argv[], TCHAR* envp[])

{

    HANDLE hThread = CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadProc,NULL,0,NULL);

    int i = 0;

    for (i=0;i<100000;i++)

    {

        m++;

        n++;

    }

    Sleep(1);

    cout<<"M:"<<m<<endl;

    cout<<"N:"<<n<<endl;    

    return 0;

}

DWORD WINAPI ThreadProc(LPVOID lPParameter)

{

    int j = 0;

    for (j=0;j<100000;j++)

    {

        m++;

        n++;

    }


    return 0;

}

这段程序的输出结果是多少呢？

按照常理来说不难得出结论：m与n都是20000

可是真正运行结果呢？

结果令人大吃一惊，而且 每次结果都不相同 ！为什么会出现这种情况呢？

A线程在访问全局资源的时候并不能控制B线程对全局资源的访问，A取出内存数据放到寄存器运算时，B也取出内存数据放到寄存器运算，那么有可能造成重复运算！也就是说A正在运算的时候，还没把运算结果放回来，B就也行运算了。所以最终结果比 200000小并且m与n都不相同。

为了控制线程不要紊乱要按照我们本意的协调进行，不可避免的就要用到线程控制（互斥/同步）技术！

下面说说 线程控制的基本方法 ：

1.EVENT（事件）

2.Critical Section（临界区）

3.Mutex （互斥体）

4.Semaphore （信号量）

0X01

EVENT（事件）

用事件（Event）来同步线程是最具弹性的 了。一个事件有两种状态：激发状态和未激发状态。 也称有信号状态和无信号状态 。事件又分两种类型：手动重置事件和自动重置事件。手动重置事件被设置为激发状态后，会唤醒所有等待的线程，而且一直保持为激发状态，直到程序重新把它设置为未激发状态。自动重置事件被设置为激发状态后，会唤醒“一个”等待中的线程，然后自动恢复为未激发状态。所以 用自动重置事件来同步两个线程比较理想 。MFC中对应的类为 CEvent.。CEvent的构造函数默认创建一个自动重置的事件，而且处于未激发状态。改变事件的状态:SetEvent,ResetEvent。

我们看看如何运用事件来解决我们的实际问题：

DWORD WINAPI ThreadProc(LPVOID lPParameter);

int m = 0;

int n = 0;

int main(int argc, TCHAR* argv[], TCHAR* envp[])

{

    HANDLE hEvent = NULL;

    hEvent = CreateEvent(NULL,FALSE,FALSE,NULL);  //FALSE    ×Ô¶¯   TRUE  ÊÖ¶¯   FALSEÊÇ×Ô¶¯    

    HANDLE hThread = CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadProc,hEvent,0,NULL);

    WaitForSingleObject(hEvent,INFINITE); 

    int i = 0;

    for (i=0;i<100000;i++)

    {

        m++;

        n++;

    }

    Sleep(1);

    cout<<"M:"<<m<<endl;

    cout<<"N:"<<n<<endl;    

    return 0;

}

DWORD WINAPI ThreadProc(LPVOID lPParameter)

{

    HANDLE hEvent = NULL;

    hEvent = (HANDLE)lPParameter;

    int j = 0;

    for (j=0;j<100000;j++)

    {

        m++;

        n++;

    }

    SetEvent(hEvent);

    return 0;

}

我们看看结果对不对

结果正确！

0X02

Critical Section（临界区）

CRITICAL_SECTION是最快的。其他内核锁（事件、互斥体），每进一次内核，都需要上千个CPU周期。
使用临界区域 的第一个忠告就是不要长时间锁住一份资源。这里的长时间是相对的，视不同程序而定。对一些控制软件来说，可能是数毫秒，但是对另外一些程序来说，可以长达数分钟。但进入临界区后必须尽快地离开，释放资源。如果不释放的话，会如何？答案是不会怎样。如果是主线程（GUI线程）要进入一个没有被释放的临界区，呵呵，程序就会挂了！临界区域的一个缺点就是： Critical Section不是一个核心对象 ， 无法获知进入临界区的线程是生是死，如果进入临界区的线程挂了，没有释放临界资源 ，系统无法获知，而且没有办法释放该临界资源。 这个缺点在互斥器(Mutex)中得到了弥补。

DWORD WINAPI ThreadProc(LPVOID lPParameter);

int m = 0;

int n = 0;

CRITICAL_SECTION cs;

int main(int argc, TCHAR* argv[], TCHAR* envp[])

{

    InitializeCriticalSection(&cs);   

    HANDLE hThread = CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadProc,NULL,0,NULL);

    int i = 0;

    EnterCriticalSection(&cs);

    for (i=0;i<100000;i++)

    {

        m++;

        n++;

    }

    LeaveCriticalSection(&cs);

    Sleep(1);

    cout<<"M:"<<m<<endl;

    cout<<"N:"<<n<<endl;    

    DeleteCriticalSection(&cs);  //死锁  

    return 0;

}

DWORD WINAPI ThreadProc(LPVOID lPParameter)

{

    int j = 0;

    EnterCriticalSection(&cs);

    for (j=0;j<100000;j++)

    {

        m++;

        n++;

    }

    LeaveCriticalSection(&cs);

    return 0;

}

同样这样也能获得正确结果！

关于临界区的使用也就是四步走的问题： 初始化临界区-->进入临界区-->离开临界区-->销毁临界区 。牢记这四部就不会出现问题了。需要注意的一点是：临界区与递归要小心使用，在 临界区递归会造成死锁 ！

0X03

Mutex （互斥体）

互斥器的功能和临界区域很相似。区别是：Mutex所花费的时间比Critical Section多的多，但是Mutex是核心对象 (Event、Semaphore也是)，可以跨进程使用，而且等待一个被锁住的Mutex可以设定 TIMEOUT，不会像Critical Section那样无法得知临界区域的情况，而一直死等。Win32函数有：创建互斥体CreateMutex() ，打开互斥体OpenMutex()，释放互斥体ReleaseMutex()。Mutex的拥有权并非属于那个产生它的线程，而是最后那个对此 Mutex进行等待操作（WaitForSingleObject等等）并且尚未进行ReleaseMutex()操作的线程。线程拥有Mutex就好像进入Critical Section一样，一次只能有一个线程拥有该Mutex。如果一个拥有Mutex的线程在返回之前没有调用ReleaseMutex()，那么这个 Mutex就被舍弃了，但是当其他线程等待(WaitForSingleObject等)这个Mutex时，仍能返回，并得到一个 WAIT_ABANDONED_0返回值。能够知道一个Mutex被舍弃是Mutex特有的。

HANDLE hMutex = NULL;

int main(int argc, TCHAR* argv[], TCHAR* envp[])

{

    hMutex = CreateMutex(NULL,TRUE,NULL);

    HANDLE hThread = CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadProc,NULL,0,NULL);

    int i = 0;

    for (i=0;i<100000;i++)

    {

        m++;

        n++;

    }

    ReleaseMutex(hMutex);

    Sleep(1);

    cout<<"M:"<<m<<endl;

    cout<<"N:"<<n<<endl;    

    return 0;

}

DWORD WINAPI ThreadProc(LPVOID lPParameter)

{

    WaitForSingleObject(hMutex,INFINITE);

    int j = 0;

    for (j=0;j<100000;j++)

    {

        m++;

        n++;

    }

    return 0;

}

0X04

Semaphore （信号量）

信号量是最具历史的同步机制。信号量是解决producer/consumer问题的关键要素。Win32函数 CreateSemaphore（）用来产生信号量。ReleaseSemaphore（）用来解除锁定。Semaphore的现值代表的意义是目前可用的资源数，如果Semaphore的现值为1，表示还有一个锁定动作可以成功。如果现值为5，就表示还有五个锁定动作可以成功。当调用Wait…等函数要求锁定，如果Semaphore现值不为0，Wait…马上返回，资源数减1。当调用ReleaseSemaphore（）资源数加1，当时不会超过初始设定的资源总数。

HANDLE hSemaphore = NULL;

int main(int argc, TCHAR* argv[], TCHAR* envp[])

{

    hSemaphore = CreateSemaphore(NULL,0,1,NULL);

    HANDLE hThread = CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadProc,NULL,0,NULL);

    int i = 0;

    for (i=0;i<100000;i++)

    {

        m++;

        n++;

    }

    ReleaseSemaphore(hSemaphore,1,NULL);

    Sleep(1);

    cout<<"M:"<<m<<endl;

    cout<<"N:"<<n<<endl;    

    CloseHandle(hSemaphore);

    return 0;

}

DWORD WINAPI ThreadProc(LPVOID lPParameter)

{

    WaitForSingleObject(hSemaphore,INFINITE);

    int j = 0;

    for (j=0;j<100000;j++)

    {

        m++;

        n++;

    }

    return 0;

}