几种同步手段（互斥量，信号量，事件，临界区）

设计目标：

模拟一个售票系统，有两个线程可以出售，总共100张票。
中间打印出出售的信息。
这里的票是一个临界资源，
同时，控制台也是个临界资源。（如果同时输出会造成屏幕的混乱）

原始程序：

#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <windows.h>

using namespace std;

int total=100;

DWORD WINAPI proc1(
LPVOID lpParameter   // thread data
){
    while (1){
        if ( total == 0 ) break ;
        Sleep(rand()%30) ;
        cout<<"thread1 sold:"<<total--<<endl;
    }
    return 0;
};

DWORD WINAPI proc2(
LPVOID lpParameter   // thread data
){
    while (1){
        if ( total == 0 ) break ;
        Sleep(rand()%30) ;
        cout<<"thread2 sold:"<<total--<<endl;
    }
    return 0;
};

int main(){
    HANDLE thread1,thread2;
    thread1=CreateThread(NULL,0,proc1,NULL,0,NULL);
    thread2=CreateThread(NULL,0,proc2,NULL,0,NULL);
    Sleep(4000);
    CloseHandle(thread1);
    CloseHandle(thread2);
    return 0;
}

程序的意思很直观，就是开了两个线程。
在里面分别判断票数是否到0，
如果不是的话，那么模拟售出了一张票，并且打印出售出的票号。

中间标红的随机延迟是一个关键点。
把他去掉的话，一般就看不到效果了。
因为电脑实在太快了，if的判断和下面的输出，
几乎是在同一时间完成的。
从时间片的意义上来说，大部分时候可以看做原子操作。
于是减到0之后，线程正常结束就停下了。
所以给个随机延迟，强迫if的判断和total--的分离，
这样就可以看到由于没有做好同步造成的问题了。

这个程序的输出，有的地方会有字符交叉，很混乱。
最明显的是，减到0之后，还会不断地向下面减。

同步的框架：

下面几个方法，大同小异，
基本上的过程就是：

1.定义相关的变量
2.创建相关的变量
3.进去临界区前等待相关的信号
4.退出的时候清除相关的信号
（信号有的时候可以进入临界区，还是信号无的时候可以进入，
在几个实现手段里面有不同的叙述，所以清除是个泛化的说法）

互斥量：

#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <windows.h>

using namespace std;

int total=100;
HANDLE mutex;

DWORD WINAPI proc1(
LPVOID lpParameter   // thread data
){
    while (1){
       WaitForSingleObject(mutex,INFINITE);
        if ( total == 0 ) break ;
        Sleep(rand()%30) ;
        cout<<"thread1 sold:"<<total--<<endl;
        ReleaseMutex(mutex);
    }
    return 0;
};

DWORD WINAPI proc2(
LPVOID lpParameter   // thread data
){
    while (1){
        WaitForSingleObject(mutex,INFINITE);
        if ( total == 0 ) break ;
        Sleep(rand()%30) ;
        cout<<"thread2 sold:"<<total--<<endl;
        ReleaseMutex(mutex);
    }
    return 0;
};

int main(){
    HANDLE thread1,thread2;
    mutex=CreateMutex(NULL,false,NULL);
    thread1=CreateThread(NULL,0,proc1,NULL,0,NULL);
    thread2=CreateThread(NULL,0,proc2,NULL,0,NULL);
    Sleep(4000);
    CloseHandle(thread1);
    CloseHandle(thread2);
    CloseHandle(mutex);
    return 0;
}

这是最基本的，和框架非常吻合，
知道标红的几个函数就按照这种方式写就行了。

信号量：

#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <windows.h>

using namespace std;

int total=100;

HANDLE semaphore ;

DWORD WINAPI proc1(
LPVOID lpParameter   // thread data
){
    while (1){
        WaitForSingleObject(semaphore,INFINITE);
        if ( total == 0 ) break ;
        Sleep(rand()%30) ;
        cout<<"thread1 sold:"<<total--<<endl;
        ReleaseSemaphore(semaphore , 1 , NULL) ;
    }
    return 0;
};

DWORD WINAPI proc2(
LPVOID lpParameter   // thread data
){
    while (total>0){
        WaitForSingleObject(semaphore,INFINITE);
        if ( total == 0 ) break ;
        Sleep(rand()%30) ;
        cout<<"thread2 sold:"<<total--<<endl;
        ReleaseSemaphore(semaphore , 1 , NULL) ;
    }
    return 0;
};

int main(){
    HANDLE thread1,thread2;
    semaphore = CreateSemaphore(NULL , 1 , 1 , NULL) ;

    thread1=CreateThread(NULL,0,proc1,NULL,0,NULL);
    thread2=CreateThread(NULL,0,proc2,NULL,0,NULL);

    Sleep(4000);
    CloseHandle(thread1);
    CloseHandle(thread2);
    CloseHandle(semaphore) ;

    return 0;
}

和互斥量不同的地方在于，信号量可以允许多个线程同时访问。
比如writer/reader模型中，多个reader同时访问是允许的。
在创建的时候，可以指定最大的数目和初始化时候的数目。
如果指定为1，也就是这里用的情况，相当于就和前面的互斥量方式一样了。

事件：

#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <windows.h>

using namespace std;

int total=100;

HANDLE event;

DWORD WINAPI proc1(
LPVOID lpParameter   // thread data
){
    while (1){
        WaitForSingleObject(event,INFINITE);
        if ( total == 0 ) break ;
        Sleep(rand()%30) ;
        cout<<"thread1 sold:"<<total--<<endl;
        SetEvent(event) ;
    }
    return 0;
};

DWORD WINAPI proc2(
LPVOID lpParameter   // thread data
){
    while (total>0){
        WaitForSingleObject(event,INFINITE);
        if ( total == 0 ) break ;
        Sleep(rand()%30) ;
        cout<<"thread2 sold:"<<total--<<endl;
        SetEvent(event) ;
    }
    return 0;
};

int main(){
    HANDLE thread1,thread2;
    event = CreateEvent(NULL , FALSE , TRUE , NULL) ;
    thread1=CreateThread(NULL,0,proc1,NULL,0,NULL);
    thread2=CreateThread(NULL,0,proc2,NULL,0,NULL);
    Sleep(4000);
    CloseHandle(thread1);
    CloseHandle(thread2);
    CloseHandle(event);
    return 0;
}

CreateEvent的第二个参数是设置是否为手动事件。
如果是手动的话，当用WaitForSingleObject等到事件的时候，
系统并不清除掉该事件已发生的信号，
于是要自己调用ResetEvent来清除。
这两个函数之间的空隙将造成潜在的同步问题。
于是设置生FALSE，表示自动事件。
在等到该事件的时候，同时把该事件置为无效，防止其他地方进入临界段。

临界区：

#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <windows.h>

using namespace std;

int total=100;

CRITICAL_SECTION _cs;

DWORD WINAPI proc1(
LPVOID lpParameter   // thread data
){
    while (1){
       EnterCriticalSection(&_cs);
        if ( total == 0 ) break ;
    //    Sleep(rand()%30) ;
        cout<<"thread1 sold:"<<total--<<endl;
        LeaveCriticalSection(&_cs);
    }
    return 0;
};

DWORD WINAPI proc2(
LPVOID lpParameter   // thread data
){
    while (1){
        EnterCriticalSection(&_cs);
        if ( total == 0 ) break ;
    //    Sleep(rand()%30) ;
        cout<<"thread2 sold:"<<total--<<endl;
        LeaveCriticalSection(&_cs);
    }
    return 0;
};

int main(){
    HANDLE thread1,thread2;
   InitializeCriticalSection(&_cs);
    thread1=CreateThread(NULL,0,proc1,NULL,0,NULL);
    thread2=CreateThread(NULL,0,proc2,NULL,0,NULL);
    Sleep(4000);
    CloseHandle(thread1);
    CloseHandle(thread2);
    return 0;
}

与前面的相比，这种方式在最后不用类似CloseHandle之类的操作。

还有注意到我把上面的Sleep注释掉了。
因为使用临界区来同步，速度非常快，消耗资源比前几种都小
加上随机延迟后，可能一个线程直接就把票给售完了。。

即使在现在这种写法下，可能运行好几次，
能够找到一下若干thread1信息之内夹杂几个thread2的信息，或者反之。

但观察前三种，基本上的效果是一个线程输出一下，交织频繁。

总结：

前三种方式，依赖一个句柄，
他们都可以指定一个名字，成为全局的对象，
可以完成进程间的同步。
在不用的时候要，销毁相关的句柄。
消耗资源比较大。

最后一种临界区，消耗资源非常少，速度快。
但是只能解决线程间的同步。

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