一、线程需要相互通信的场景:
1.需要让多个线程同时访问一个共享资源,同时不能破坏资源的完整性
2.一个线程需要通知其他线程某项任务已经完成
二、同步机制性能比较
后续添加
三、原子访问:Interlocked系列函数
1.以原子方式进行递增(或递减)
LONG InterlockedExchangedAdd( PLONG volatile plAddend, //volatile:告诉编译器该变量可能被应用程序以外的其他东西修改;不要对这个变量进行任何形式的优化 LONG llIncrement); //增量(若递减,传递负值)
LONGLONG InterlockedExchangedAdd64( PLONGLONG volatile plAddend, LONGLONG llIncrement); //若想用原子方式给一个值加一(或减一)
LONG InterlockedIncrement(PLONG plAddend) //++,参数为地址 LONG InterlockedDecrement(PLONG plAddend) //--
2.以原子方式交换两个参数指定的值(可以是变量或指针),在实现旋转锁时常用
LONG InterlockedExchanged( PLONG volatile plTarget, LONG lValue);
LONGLONG InterlockedExchanged64( PLONGLONG volatile plTarget, LONGLONG lValue);
PVOID InterlockedExchangedPointer( PVOID* volatile ppvTarget, PVOID pvValue); //比较后旋转(如果destination的值和比较参数相等,交换)
PLONG InterlockedCompareExchanged( //对32位系统 PLONG plDestination, LONG lExchange, LONG lComparand);
PLONGLONG InterlockedCompareExchanged( PLONGLONG pllDestination, LONGLONG llExchange, LONGLONG llComparand);//对32位系统
PVOID InterlockedCompareExchangedPointer( PVOID* ppvDestination, PVOID pvExchange, PVOID pvComparand); //对64位系统
四、高速缓存行
五、关键段
代码。。。
CRITICAL_SECTION g_cs;
EnterCriticalSectionThread(&g_cs);
操作部分代码。。。
LeaveCriticalSectionThread(&g_cs);
其他操作代码。。。
VOID InitializeCriticalSection(PCRITICAL_SECTION pcs); //初始化
VOID DeleteCriticalSection(PCRITICAL_SECTION pcs);//清理
VOID EnterCriticalSection(PCRITICAL_SECTION pcs);//进入关键段
BOOL TryEnterCriticalSection(PCRITICAL_SECTION pcs); //从来不会让调用线程进入等待状态,如果资源被其他线程访问,返回FALSE;否则返回TRUE,表明线程正在访问资源,返回TRUE的函数必须调用对应的LeaveCriticalSection。
VOID LeaveCriticalSection(PCRITICAL_SECTION pcs); //离开关键段
BOOL InitializeCriticalSectionAndSpinCount( PCRITICAL_SECTION pcs, DWORD dwSpinCount);//在使用关键段的时候同时使用旋转锁,初始化关键段
DWORD InitialCriticalSectionCount( PCRITICAL_SECTION pcs, DWORD dwSpinCount);//改变关键段的旋转次数
InitializeCriticalSection和InitializeCriticalSectionAndSpinCount比较:
InitializeCriticalSectionAndSpinCount函数会先尝试用旋转锁来获得对资源的访问权。dwSpinCount是循环的次数,在单处理机上,会忽略dwSpinCount(其值为0)。用来保护进程堆的关键段所使用的循环次数大约为4000。
六、Slim 读/写锁
这个方法让多个读取者线程在同一时刻访问共享资源是可行的,但是写入者线程是独占对资源的访问权。
VOID InitializeSRWLock(PSRWLOCK SRWLock);//初始化SRWLock结构
//不存在销毁SRWLOCK的函数,系统自动对其进行清理
//写入者
VOID AcquireSRWLockExclusive(PSRWLOCK SRWLock); //尝试获得对被保护的资源的独占访问权
VOID ReleaseSRWLockExcRellusive(PSRWLOCK SRWLock);//资源更新等操作完成后,解除对资源的锁定
//读取者
VOID AcquireSRWLockShared(PSRWLOCK SRWLock);//获得访问权(非独占)
VOID ReleaseSRWLockShared(PSRWLOCK SRWLock);//解除访问
Slim读写锁和关键段对比:
1.不存在类似TryEnterCriticalSection的函数,这就导致了,如果锁已经被占用,那么调用AcquireSRWLockExclusive或AcquireSRWLockShared会阻塞调用线程。
2.不能递归地获得SRWLOCK。也就是说,一个线程不能为了多次写入资源而多次锁定资源,然后再多次调用ReleaseSRWLockExcRellusive或ReleaseSRWLockShared来释放对资源的绑定
七、条件变量(常用于生产者消费者问题)
如果读取者线程没有数据可读,那么它应该将锁释放并等待,直到写入者线程产生了新的数据为止; 如果接受写入者线程产生的数据的数据结构已满,那么写入者线程应该释放锁并进入睡眠状态,知道读取者线程把数据结构清空为止。
//让线程以原子方式把锁释放并将自己阻塞,直到某个条件成立为止 BOOL SleepConditionVariableCS( //关键段 PCONDITION_VARIABLE pConditionVariable, //已初始化的条件变量。调用线程等待该条件变量 PCRITICAL_SECTION pCriticalSection, DWORD dwMilliseconds);
BOOL SleepConditionVariableSRW( PCONDITION_VARIABLE pConditionVariable, PSRWLOCK pSRWLock, DWORD dwMilliseconds, ULONG Flags); //Flags用来指定一旦条件变量被触发,希望线程以什么方式来得到锁。写入者为0,表示独占资源访问;读取者为CONDITION_VARIABLE_LOCKMODE_SHARED,表示希望返回共享资源的访问。 //唤醒 VOID WakeConditionVariable( PCONDITION_VARIABLE ConditionVariable); VOID WakeAllConditionVariable( PCONDITION_VARIABLE ConditionVariable);
八、内核对象
1.等待函数:
WaitForSingleObject(HANDLE hObject,DWORD dwMilliseseconds);
WaitForMultipleObjects(DWORD dwCount,CONST HANDLE* phObjects,BOOL bWaitAll,DWORD dwMilliseconds);
dwMilliseconds常传INFINITE,但要注意死锁。
2.事件
创建:CreateEvent和CreateEventEx
触发:SetEvent
未触发:ResetEvent
3.可等待的计时器
创建:CreateWaitableTimer
得到已存在的可等待计时器句柄:OpenWaitableTimer
触发:SetWaitableTimer
4.信号量
创建:CreateSemaphore和CreateSemaphoreEx
触发:当前资源计数大于0
得到句柄:OpenSemaphore
5.互斥量内核对象
线程ID为0(无效线程ID),那么该互斥量不为任何线程所占用,它处于触发状态
如果ID非0,那么有一个线程已经占用了互斥量,它处于未触发状态
创建:CreateMutex和CreateMutexEx
另一个进程得到句柄:OpenMutex