线程和同步

线程和同步

1. 多线程作用

1. 提高应用程序响应。利用多线程编程并不一定能加快程序运行的速度，其目的是拥有更加良好的程序响应。例如在一个图形界面执行一个操作的同时启动另一个。
2. 使多CPU系统更加有效。
3. 改善程序结构。多线程程序比单线程程序更能适应用户需求的变更。
4. 占用更小的系统资源。线程的数据结构简单，停止、运行速度快，进程是线程的靠山，是车间，线程是小组，活动方便。进程任务大、信息多，将它细分为线程后，各线程可共享进程分到的资源，调度方便。

2. 线程和同步

使用多进程于多线程时，有时需要协同两种或多种动作，此过程就称为同步(Synchronization)

• 等待函数

  Win32 API 提供了一组能使线程阻塞其自身的等待函数。这些函数在其参数中的一个或多个同步对象产生了信号，或者超过规定的等待时间才会返回。在等待函数未返回时，线程处于等待状态，此时线程只消耗很少的CPU时间。使用等待函数即可以保证线程的同步，又可以提高程序的运行效率。

DWORD WINAPI WaitForSingleObject(  _In_ HANDLE hHandle,  _In_ DWORD  dwMilliseconds);//检测一个同步对象

DWORD WINAPI WaitForMultipleObjects(  _In_       DWORD  nCount,  _In_ const HANDLE *lpHandles,  _In_       BOOL   bWaitAll,  _In_       DWORD  dwMilliseconds);//检测多个同步对象

• 互斥体对象

  Mutux对象的状态在它不被任何线程拥有时才有信号，而当它被线程拥有时则无信号。Mutex对象很适合用来协调多个线程对共享资源的互斥访问。

  可以按下列步骤使用该对象:

  1. 建立互斥体对象，得到句柄

     HANDLE CreateMutex();

  2. 在线程可能产生冲突的区域前(即访问共享资源之前)调用WaitForSingleObject，将句柄传给函数，请求占用互斥对象

     dwWaitResult = WaitForSingleObject(hMutex, 5000);

  3. 共享资源访问结束，释放对互斥体对象的占用

     ReleaseMutex(hMutex);

     互斥体对象在同一时刻只能被一个线程占用，当互斥体对象被一个线程占用时，若有另一个线程想占用它，则必须等到前一线程释放后才能成功。

• 信号对象

  信号对象允许同时对多个线程共享资源进行访问，在创建对象时指定最大可同时访问的线程数。当一个线程申请访问成功后，信号对象中的计数器减1，调用ReleaseSemaphore函数后，信号对象中的计数器加1。其中，计数器值大于或等于0，单小于或等于创建时指定的最大值。如果一个应用在创建一个信号对象时将其计数器的初始值设为0，则阻塞了其他线程，保护了资源。等初始化完成后，调用ReleaseSemaphore函数将其计数器增加至最大值，则可进行正常的存取访问。

  可以按下列步骤使用该对象:

  1. 创建信号对象或打开一个信号对象

     HANDLE CreateSemaphore();//或者打开一个对象HANDLE OpenSemaphore();

  2. 在线程访问共享资源之前调用WaitForSingleObject。

  3. 在共享资源访问完成后，应释放对信号对象的占用

     ReleaseSemaphore();

• 事件对象

  事件对象(Event)是最简单的同步对象，它包括有信号和无信号两种状态。在线程访问某一资源之前，需要等待某一事件的发生，这是用事件对象最合适。例如:只有在通信端口缓冲区收到数据后，监视线程才被激活。

  事件对象是用CreateEvent函数建立的。该函数可以指定事件对象的类和事件的初始状态。如果是手工重置事件，那么它总是保持有信号状态，直到用ResetEvent函数重置成无信号事件。如果是自动重置事件，那么它的状态在单个等待线程释放后会自动变为无信号的。用SetEvent可以把事件对象设置成有信号状态。在建立事件时，可以为对象命名，这样其他进程中的线程可以用OpenEvent函数打开指定名字的事件对象句柄。

• 排斥区对象

  在排斥区中异步执行时，它只能在同一进程的线程之间共享资源处理 。虽然此时上面介绍的几种方法均可使用，但是，使用排斥区的方法则使同步管理的效率更高。

  使用时先定义一个CRITICAL_SECTION结构的排斥区对象，在进程使用之前调用如下函数对对象进行初始化：

  VOID InitializeCriticalSection(LPCRITICAL_SECTION)

  当一个线程使用排斥区时，调用函数EnterCriticalSection或TryEnterCriticalSection。

  当要求占用、退出排斥区时，调用函数LeaveCriticalSection释放对排斥区对象的占用，供其他线程使用。