Windows下多线程数据同步互斥的有关知识

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对于操作系统而言，在并行程序设计中难免会遇到数据同步和共享的问题，本文针对这个问题，以windows系统为例回顾一下资源同步的相关问题。要点如下：

1.同步和数据共享

数据征用

2.同步原语

1.互斥和临界区

2.自旋锁

3.信号量

4.读写锁

5.屏障

6.原子操作与无锁代码

3.进程和进程间通信

1.共享内存和映射文件

2.条件变量

3.信号和事件

4.消息队列

5.命名管道

6.socket网络栈

一，基础知识

知识点：句柄

许多windows API函数都返回句柄。句柄只是无符号整数，但却有特殊的用途。返回句柄的windows API 调用实际上是在内核空间创建某个资源，句柄只是这个资源的索引。当应用程序使用完该资源后，就可调用CloseHandle()使内核释放相关的内核空间资源。

创建线程的3种不同的方式

#include "stdafx.h"#include<windows.h>
#include<process.h>DWORD WINAPI mywork1( LPVOID lpParameter)
{
printf("CreatThread thread %i\n",GetCurrentThreadId());
return 0;
}unsigned int __stdcall mywork2(void *data)
{
printf("_beginthreadex thread %i\n",GetCurrentThreadId());
return 0;
}void mywork3(void * data)
{
printf("_beginthreade thread %i\n",GetCurrentThreadId());}int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{ HANDLE h1,h2,h3;
h1 = CreateThread(0,0,mywork1,0,0,0); h2 = (HANDLE)_beginthreadex(0,0,&mywork2,0,0,0);
WaitForSingleObject(h2,INFINITE);
CloseHandle(h2); h3 = (HANDLE)_beginthread(&mywork3,0,0);
getchar();
return 0;
}

调用_beginthread()是个吸引人的选择，这个函数的参数较少，并且在线程退出后清除句柄。但是，如果线程终止，则_beginthread()调用返回的句柄将是无效的，或是被重用的，因此无法查询线程的状态，甚至无法肯定线程句柄是最初指向同一线程的句柄。

加上getchar（）的区别

二，同步和资源共享的方式

判断一个数是否为素数：

#include<math.h>

int isprime(int number)

{

int i;

for( i = 2; i < (int) (sqrt((float)number) + 1.0); i++)

{

if(number % i == 0 ){ return 0;}

}

return 1;

}

测试给定范围内数字是否为素数的算法,如果两个线程同时访问变量counter，这将导致数据征用，正确的代码需要对递增变量counter的操作进行保护。

volatile int counter = 0;

unsigned int __stdcall test(void *)

{

while(counter < 100)

{

int number = counter++;

//c++格式话输出要用cout对象的方法来控制

printf（"ThreadID %i value = %i is prime = %i \n", GetCurrentThreadId(), number , isprime(number) );

}

return 0;

}

1.保护对临界区代码的访问：

// testofCriticalSection.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。

#include "stdafx.h"
#include <windows.h>
#include <process.h>
#include <math.h>volatile int counter = 0;
CRITICAL_SECTION critical;int isprime(int number)
{ int i;
for( i = 2; i < (int) (sqrt((float)number) + 1.0); i++)
{
if(number % i == 0 ){ return 0;}
}
return 1;
}unsigned int __stdcall test(void *)
{
while (counter < 100)
{
while ( !TryEnterCriticalSection( &critical)){}
int number = counter++;
LeaveCriticalSection( &critical);
printf("ThreadID %i; value = %i, is prime = %i\n",
GetCurrentThreadId(), number, isprime(number));
}
return 0;
}/*
unsigned int __stdcall test(void *)
{
while (counter < 100)
{
EnterCriticalSection( &critical);
int number = counter++;
LeaveCriticalSection( &critical);
printf("ThreadID %i; value = %i, is prime = %i\n",
GetCurrentThreadId(), number, isprime(number));
}
return 0;
}
*/
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
HANDLE h1, h2;
InitializeCriticalSection( &critical);
h1 = (HANDLE)_beginthreadex(0, 0, &test,(void*)0, 0, 0);
h2 = (HANDLE)_beginthreadex(0, 0, &test,(void*)0, 0, 0);
WaitForSingleObject(h1,INFINITE);//
WaitForSingleObject(h2,INFINITE);
CloseHandle(h1);
CloseHandle(h2);
getchar();
DeleteCriticalSection( &critical);
return 0;
}