MFC - 多线程同步操作

2019-09-26

之前的笔记搬运

多线程操作共享资源时有什么问题?

多线程同时对一块共享资源时, 因为线程切换的问题就会造成数值结果不确定的后果,
所以就需要对共享资源的代码加锁操作;

用户态

如何对代码进行加锁呢?

原子操作(不常用)

原子操作就是不可拆分的操作, 表示指定高级指令要么不执行, 要么就会执行完;

Interlocked开头的都是原子操作;

方法:

//上锁
while(InterlockedExchange((volatile long *)&锁变量,TRUE) == TRUE)
  {
    Sleep(1000);
  }

/*保护代码*/


//开锁
InterlockedExchange((volatile long *)&g_bLocked,FALSE);

临界区(常用)

当有线程进入临界区段时，其他线程或是进程必须等待, 当线程退出之后其他线程才可以进去该临界区;

方法:
1) CRITICAL_SECTION cs;//申请临界区对象, 一般是全局
2) EnterCriticalSection(&cs);//进入临界区, 上锁

//保护代码
LeaveCriticalSection(&cs);//离开临界区, 解锁

内核态

内核对象中的同步

内核对象中的同步包括：事件、信号量、互斥对象、可等待定时器;

R3和R0的同步有什么区别

R0: 内核对象的同步则会从用户态切换到内核态，所以速度会比较慢, 但是可以跨进程;

R3 而用户态的对象同步只能在本进程中使用, 所以速度会快一点;

信号状态

1 2	WaitForSingleObject(句柄,等待时间) WaitForMultipleObjects(句柄数，句柄数组指针，等待标志，等待时间)

上面两个函数就是检测信号状态的函数, 作用就是检测是否被锁的状态。

如果是signaled ，即“锁开的”，则继续执行。如果不是，则挂起当前线程，直到超过等待时间或者是该句柄变为signaled状态，系统会将线程恢复成可调度的状态。

几种内核态的线程同步方式

1) 事件(Enent)

CreateEvent 创建一个事件
{
    NULL,//安全属性，决定是否句柄可被继承
    FALSE,//调用WaitForSingleObject时，是否将”自动上锁”，FALSE表示“自动上锁”，TRUE表示需要调函数来置状态，即“手动上锁”。
    TRUE,//表示创建时，event的状态是”锁是开的”还是“锁是关的”，TRUE表示signaled （表示锁是开的）。
    NULL//对象名，用于跨进程使用)
}

同步操作最后使用自动锁, 手动锁可能会有同时两个线程通过锁验证;
SetEvent 设置事件信号为TRUE
ResetEvent 设置事件信号为FALSE
OpenEvent 通过CreateEvent 创建的”事件名”获取”事件句柄”

2) 信号灯

CreateSemaphore 创建一个信号灯

HANDLE CreateSemaphore(
    LPSECURITY_ATTRIBUTES lpAttributes, // 继承属性
    LONG lInitialCount, // 当前资源计数器
    LONG lMaximumCount, // 最大资源计数器
    LPCTSTR lpName // 信号灯
);

当前资源计数器不会超过最大资源计数器，如果当前资源计数器(lInitialCount)值为0，那么信号量是未触发的状态，即“关门”的状态，所有的线程waitforsingleobject的时候，都会被挂起。

ReleaseSemaphore 释放一个信号灯

BOOL ReleaseSemaphore(
    HANDLE hSemaphore, // 信号灯句柄
    LONG lReleaseCount, // 释放灯的总数
    LPLONG lpPreviousCount // 先前的信号灯数量, 一般为NULL
);

如果资源计数器值大于0，则信号量就变为已触发的状态，那么就会从等待的线程中唤醒一个线程，当唤醒后，就会自动对当前资源计数器减1。

信号量可以限制访问共享资源的线程的个数

3) 互斥对象

CreateMutex 创建互斥体 //在创建互斥体时, 如果本线程拥有这个互斥体的参数填TRUE时, 那么引用计数初始化就是为1

OpenMutex 打开一个存在的互斥体对象

ReleaseMutex 释放互斥体使用权

互斥对象包含一个使用数量，一个线程 I D和一个计数器
互斥对象用来确保一个线程独占一个资源（类似于临界区）。
线程ID用来标识当前占用这个互斥量的是系统中的哪个线程。
递归计数表示这个线程占用互斥量的次数
当一个线程获得了访问权，会将互斥体的线程ID设置为当前ID，记录线程拥有使用权，将互斥体的计数器置为1，状态变为未通知。
可多次调用WaitForSingleObject，每次调用递归计数器递加1。
调用ReleaseMutex，递归计数器递减1，直到为0的时，则互斥体状态变为已通知，可再唤醒一个等待该互斥体的线程。