win32下的几种同步机制

win32下的几种同步机制

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    在操作系统教材中，关于同步机制的介绍是一个重要内容，下面我们来看一下。
同步机制跟多线程关系紧密，本文也是从经典作品《win32多线程程序设计》中摘录总结出来的。

 

1、Critical Sections（临界区）
是否核心对象：否
是否可以有名字：否
适用范围：单个进程
所用变量类型：CRITICAL_SECTION
初始化函数：InitializeCriticalSection()
等待函数：EnterCriticalSection()
离开函数：LeaveCriticalSection()
释放函数：DeleteCriticalSection()
需要注意的是，上面的Delete函数并非真正的释放对象，不要跟c++里面的delete混淆了。

缺陷：

——Enter和Leave操作必须在同一个进程中，并且这中间的程序要尽可能短，不够灵活。

——因为Critical Sections不是核心对象，因此系统无法获知当前在Critical Sections内的线程的生死。因此，如果那个线程在没有Delete Critical Sections前就死掉了，系统无法为其清除Critical Sections。

——不能有一个以上的Critical Sections被等待。

优点：

使用简单，效率较高。

2、Mutex
是否核心对象：是
是否可以有名字：是
适用范围：系统所有进程
所用变量类型：Handle
初始化函数：CreateMutex(), OpenMutex()
等待函数：WaitForSingleObject(), WaitForMultipleObjects(), MsgWaitForMultipleObjects()
离开函数：ReleaseMutex()
释放函数：CloseHandle()
注意：只要是核心对象，都可以用CloseHandle()将其释放，包括文件的handle。
说明：
如果一个拥有一个Mutex对象的线程结束前（死掉或正常结束）并没有释放该对象，那么所有等待该Mutex对象的线程的Wait函数都会返回一个值，用于指示哪个Mutex对象出了问题，以便进行相应处理。
Mutex的拥有权并非是那个创建它的线程，而是那个最后对它进行Wait操作并且尚未进行ReleaseMutex()操作的线程。
缺陷：
——效率较低，因为要进入核心态，然后再返回用户态。
——因为Wait函数的调用而可能会导致不可预知的状态变化，使用起来不够直观。
——只能被拥有它的那个线程释放。
——不能有一个以上的线程同时拥有同一个Mutex。
优点：
——可以跨进程使用。
——等待一个Mutex对象时可以指定一个超时时间。

3、Semaphore（信号量）
是否核心对象：是
是否可以有名字：是
适用范围：系统所有进程
所用变量类型：Handle
初始化函数：CreateSemaphore()
等待函数：WaitForSingleObject(), WaitForMultipleObjects(), MsgWaitForMultipleObjects()
离开函数：ReleaseSemaphore()
释放函数：CloseHandle()
说明：
Semaphore是站在一个更高的角度来解决资源同步问题的，它把同一种共享资源同等看待，而仅关心其量的问题。Mutex实际可以看作Semaphore的一种退化，或一种特例。
正是因为Semaphore机制将同一种资源同一化看待，因此它并没有Mutex中所谓“拥有权”的概念。可以同时有多个线程成功锁定一个Semaphore，一个线程也可以在释放一个Semaphore前多次成功锁定同一个Semaphore。
缺陷：
因为Wait函数的调用而可能会导致不可预知的状态变化，使用起来不够直观。
优点：
有一个量的含义，因此适合于对有量的含义的共享资源进行同步。

4、Event（事件）
是否核心对象：是
是否可以有名字：是
适用范围：系统所有进程
所用变量类型：Handle
初始化函数：CreateEvent()
状态控制函数：SetEvent(), ResetEvent(), PulseEvent()
等待函数：WaitForSingleObject(), WaitForMultipleObjects(), MsgWaitForMultipleObjects()
离开函数：ReleaseSemaphore()
释放函数：CloseHandle()
说明：
Event对象有两种：手动重置和自动重置
手动重置：当一个Event对象变成激发状态后，不会自动变成非激发状态，除非程序调用ResetEvent()
自动重置：当一个Event对象变成激发状态后，会自动变成非激发状态
缺陷：
激发状态不会被系统保存，因此会出现激发状态丢失的情况。
优点：
——相比之下，Event机制最灵活。它只有两种状态：激发、未激发。而且这两种状态完全由程序控制，而不会像Mutex或Semaphore那样因为Wait函数的调用而导致可能的不可预知的状态变化。
——适用于设计用户自己的同步机制。

 

5、Interlocked函数
相关函数：InterlockedIncrement(), InterlockedDecrement(), InterlockedExchange()
说明：
这是一种最简单的同步机制，它只是针对32位变量进行操作。没有提供等待功能，只是保证对某个32位变量的存取操作是“一个一个”进行的，而不会发生混乱。

 

 

 

【附】
——一个handle与其所对应的实体是不同的两个概念。前者是一个核心对象，是OS用于维护其对应实体信息的。而后者就是一个用户态的实体，比如一个线程，比如一个文件。

 

——线程创建完成之初，其对应的handle的引用计数是2，一个是线程创建者的引用，另外一个是该线程本身的引用。

 

——win32中，对象被激发的具体意义：

Thread：线程结束时

Process：进程结束时

Change Notifycation：一个特定目录发生特定变化时
Console Input：控制台输入缓冲区有数据可用时

Envet：完全受制于那三个函数

Mutex：没有被任何线程拥有时

Semaphore：当计数器的内容大于0时（也就是有资源可用时）