进程同步方式

进程和线程同步的方法  

1.前言

    共有四种同步方法：
1.临界区:通过对多线程的串行化来访问公共资源或一段代码，速度快，适合控制数据访问。 
2.互斥量:为协调共同对一个共享资源的单独访问而设计的。 
3.信号量:为控制一个具有有限数量用户资源而设计。 
4.事 件:用来通知线程有一些事件已发生，从而启动后继任务的开始。 

2.各种方法的详述
1、 Event
      用事件（Event）来同步线程是最具弹性的了。一个事件有两种状态：激发状态和未激发状态。也称有信号状态和无信号 状态。事件又分两种类型：手动重置事件和自动重置事件。手动重置事件被设置为激发状态后，会唤醒所有等待的线程，而且一直保持为激发状态，直到程序重新把 它设置为未激发状态。自动重置事件被设置为激发状态后，会唤醒“一个”等待中的线程，然后自动恢复为未激发状态。所以用自动重置事件来同步两个线程比较理 想。MFC中对应的类为CEvent.。CEvent的构造函数默认创建一个自动重置的事件，而且处于未激发状态。共有三个函数来改变事件的状 态:SetEvent,ResetEvent和PulseEvent。用事件来同步线程是一种比较理想的做法，但在实际的使用过程中要注意的是，对自动重 置事件调用SetEvent和PulseEvent有可能会引起死锁，必须小心。
      事件对象也可以通过通知操作的方式来保持线程的同步。并且可以实现不同进程中的线程同步操作。
      事件包含的几个操作原语： 

CreateEvent（） 创建一个信号量 

OpenEvent（） 打开一个事件 

 SetEvent（） 回置事件 

 WaitForSingleObject（） 等待一个事件 

WaitForMultipleObjects（）　　　　　　　　 等待多个事件 

 WaitForMultipleObjects 函数原型： 

WaitForMultipleObjects（ 

IN DWORD nCount, // 等待句柄数 

IN CONST HANDLE *lpHandles, //指向句柄数组 

IN BOOL bWaitAll, //是否完全等待标志 

 IN DWORD dwMilliseconds //等待时间 
)
2、 Critical Section
      使 用临界区域的第一个忠告就是不要长时间锁住一份资源。这里的长时间是相对的，视不同程序而定。对一些控制软件来说，可能是数毫秒，但是对另外一些程序来 说，可以长达数分钟。但进入临界区后必须尽快地离开，释放资源。如果不释放的话，会如何？答案是不会怎样。如果是主线程（GUI线程）要进入一个没有被释 放的临界区，呵呵，程序就会挂了！临界区域的一个缺点就是：Critical Section不是一个核心对象，无法获知进入临界区的线程是生是死，如果进入临界区的线程挂了，没有释放临界资源，系统无法获知，而且没有办法释放该临 界资源。这个缺点在互斥器(Mutex)中得到了弥补。Critical Section在MFC中的相应实现类是CcriticalSection。CcriticalSection：：Lock()进入临界 区，CcriticalSection：：UnLock()离开临界区。
      保证在某一时刻只有一个线程能访问数据的简便办法。在任意时刻只允许一个线程对共享资源进行访问。如果有多个线程试图同时访问临界区，那么在有一个线程进 入后其他所有试图访问此临界区的线程将被挂起，并一直持续到进入临界区的线程离开。临界区在被释放后，其他线程可以继续抢占，并以此达到用原子方式操作共 享资源的目的。 

 临界区包含两个操作原语： 

 EnterCriticalSection（） 进入临界区 

 LeaveCriticalSection（） 离开临界区 

 EnterCriticalSection（）语句执行后代码将进入临界区以后无论发生什么，必须确保与之匹配的 LeaveCriticalSection（）都能够被执行到。否则临界区保护的共享资源将永远不会被释放。虽然临界区同步速度很快，但却只能用来同步本 进程内的线程，而不可用来同步多个进程中的线程。 
3、 Mutex
      互斥器的功能和临界区域很相 似。区别是：Mutex所花费的时间比Critical Section多的多，但是Mutex是核心对象(Event、Semaphore也是)，可以跨进程使用，而且等待一个被锁住的Mutex可以设定 TIMEOUT，不会像Critical Section那样无法得知临界区域的情况，而一直死等。MFC中的对应类为CMutex。Win32函数有：创建互斥体CreateMutex() ，打开互斥体OpenMutex()，释放互斥体ReleaseMutex()。Mutex的拥有权并非属于那个产生它的线程，而是最后那个对此 Mutex进行等待操作（WaitForSingleObject等等）并且尚未进行ReleaseMutex()操作的线程。线程拥有Mutex就好像 进入Critical Section一样，一次只能有一个线程拥有该Mutex。如果一个拥有Mutex的线程在返回之前没有调用ReleaseMutex()，那么这个 Mutex就被舍弃了，但是当其他线程等待(WaitForSingleObject等)这个Mutex时，仍能返回，并得到一个 WAIT_ABANDONED_0返回值。能够知道一个Mutex被舍弃是Mutex特有的。
互斥量跟临界区很相似，只有拥有互斥对象的线程才具有访问资源的权限，由于互斥对象只有一个，因此就决定了任何情况下此共享资源都不会同时被多个线程所访 问。当前占据资源的线程在任务处理完后应将拥有的互斥对象交出，以便其他线程在获得后得以访问资源。互斥量比临界区复杂。因为使用互斥不仅仅能够在同一应 用程序不同线程中实现资源的安全共享，而且可以在不同应用程序的线程之间实现对资源的安全共享。 

互斥量包含的几个操作原语： 

CreateMutex（） 创建一个互斥量 

OpenMutex（） 打开一个互斥量 

ReleaseMutex（） 释放互斥量 

WaitForMultipleObjects（） 等待互斥量对象 
4、 Semaphore
      信 号量是最具历史的同步机制。信号量是解决producer/consumer问题的关键要素。对应的MFC类是Csemaphore。Win32函数 CreateSemaphore（）用来产生信号量。ReleaseSemaphore（）用来解除锁定。Semaphore的现值代表的意义是目前可用 的资源数，如果Semaphore的现值为1，表示还有一个锁定动作可以成功。如果现值为5，就表示还有五个锁定动作可以成功。当调用Wait…等函数要 求锁定，如果Semaphore现值不为0，Wait…马上返回，资源数减1。当调用ReleaseSemaphore（）资源数加1，当时不会超过初始 设定的资源总数。
       信号量对象对线程的同步方式与前面几种方法不同，信号允许多个线程同时使用共享资源，这与操作系统中的PV操作相同。它指出了同时访问共享资源的线程最大 数目。它允许多个线程在同一时刻访问同一资源，但是需要限制在同一时刻访问此资源的最大线程数目。在用CreateSemaphore（）创建信号量时即 要同时指出允许的最大资源计数和当前可用资源计数。一般是将当前可用资源计数设置为最大资源计数，每增加一个线程对共享资源的访问，当前可用资源计数就会 减1，只要当前可用资源计数是大于0的，就可以发出信号量信号。但是当前可用计数减小到0时则说明当前占用资源的线程数已经达到了所允许的最大数目，不能 在允许其他线程的进入，此时的信号量信号将无法发出。线程在处理完共享资源后，应在离开的同时通过ReleaseSemaphore（）函数将当前可用资 源计数加1。在任何时候当前可用资源计数决不可能大于最大资源计数。
P操作 申请资源： 

（1）S减1； 

（2）若S减1后仍大于等于零，则进程继续执行； 

（3）若S减1后小于零，则该进程被阻塞后进入与该信号相对应的队列中，然后转入进程调度。 

 V操作 释放资源： 

（1）S加1； 

（2）若相加结果大于零，则进程继续执行； 

（3）若相加结果小于等于零，则从该信号的等待队列中唤醒一个等待进程，然后再返回原进程继续执行或转入进程调度。 

信号量包含的几个操作原语： 

CreateSemaphore（） 创建一个信号量 

OpenSemaphore（） 打开一个信号量 

 ReleaseSemaphore（） 释放信号量 

 WaitForSingleObject（） 等待信号量