Windows与Solaris互斥与同步机制对比（转）

在Windows和Solaris中都提供进程与线程的互斥与同步机制。Windows提供了互斥对象、信号量对象和事件对象等三种内核同步对象和相应的系统调用 ，用于进程和线程同步。这些同步对象都有一个用户指定的对象名称，不同进程中用同样的对象名称来创建或打开对象，从而获得该对象在本进程的句柄。而Solaris也相应的提供了几个互斥同步对象，互斥锁(Mutex Locks)，读写锁(Reader/writer (RW) locks)，调度锁(Dispatcher Locks)，和信号量(Semaphores)。下面将一一对比或者说明。

１互斥对象（Mutex）

Windows中的互斥对象(Mutex)就是互斥信号量，在一个时刻只能被一个线程使用。它的相关API包括：CreateMutex、OpenMutex和ReleaseMutex 。

a)       CreateMutex创建一个互斥对象，返回对象句柄。

b)       OpenMutex打开并返回一个已存在的互斥对象句柄，用于后续访问。

c)       ReleaseMutex释放对互斥对象的占用，使之成为可用。

在Solaris中，有Mutex locks（可称做互斥锁）和Windows中的互斥对象有相似的地方又有所不同，相比更加复杂。一个线程得到一个互斥锁，就有两种可能，一是自旋(spin)，调用者就一直循环在那里看是否该自旋锁的保持者已经释放了锁。另一情况是(block)阻塞，线程被安排在一个睡眠队列中，当锁被释放会发出信号给线程。自旋的好处是没有上下文切换的开销，效率非常高。而阻塞的优势是可以释放CPU给其它线程，但是需要上下文环境，并且比自旋锁效率低一点。由此系统为Mutex提供了两种锁，自旋锁和自适应锁。自旋锁就是采用自旋的方式，而自适应锁是根据持有者的状态，动态平衡是否采用自旋或者阻塞；如果锁的持有者在运行态，线程得到的锁就会是自旋的，如果不在运行态，就会是阻塞的，这样充分发挥了两种锁的优点。

下面是Solaris提供的mutex locks的实现函数：

a)         mutex_init(): 初始化一个锁，只能选择初始自旋或者自适应两种的一种，默认是自适应。

b)         mutex_enter():获取互斥锁

c)         mutex_vector_enter(): 当锁被持有或者是自旋时获取互斥锁

d)         mutex_exit(): 释放一个锁

２信号量对象（Semaphore）

Windows中信号量对象(Semaphore)就是资源信号量，取值的取值在0到指定最大值之间，用于限制并发访问的线程数。它的相关API包括：CreateSemaphore、OpenSemaphore和ReleaseSemaphore

a)         CreateSemaphore创建一个信号量对象，在输入参数中指定最大值和初值，返回对象句柄

b)         OpenSemaphore返回一个已存在的信号量对象的句柄，用于后续访问

c)         ReleaseSemaphore释放对信号量对象的占用

在Solaris中，内核也提供了信号量(Semaphores)，可同步的使用可共享的资源。可对它进行Ｐ、Ｖ操作。Ｐ操作尝试得到一个信号量，Ｖ操作释放一个信号量。根据共享资源的数量初始化信号量的值。其原理和windows非常相似。

下面是Solaris提供的semaphores的实现函数：

a)         sema_init(): 初始化信号量

b)         sema_p(): P操作，尝试获取信号量

c)         sema_v(): V操作，释放信号量

d)         sema_held(): 测试函数

e)         sema_destroy(): 销毁信号量

３事件对象（Event）

Windows提供的另一个互斥与同步对象是事件对象(Event)，相当于“触发器”，可用于通知一个或多个线程某事件的出现。它的相关的API包括：CreateEvent、OpenEvent、SetEvent、ResetEvent和PulseEvent

a)         CreateEvent创建一个事件对象，返回对象句柄

b)         OpenEvent返回一个已存在的事件对象的句柄，用于后续访问

c)         SetEvent和PulseEvent设置指定事件对象为可用状态

d)         ResetEvent设置指定事件对象为不可用状态

４临界区对象(Critical Section)

这是Windows环境提供的又一种同步互斥机制。只能在同一进程内使用的临界区，同一进程内各线程对它的访问是互斥进行的。把变量说明为CRITICAL_SECTION类型，就可作为临界区使用。有关的API：

a)         InitializeCriticalSection对临界区对象进行初始化；

b)         EnterCriticalSection等待占用临界区的使用权，得到使用权时返回；

c)         TryEnterCriticalSection非等待方式申请临界区的使用权；申请失败时，返回0；

d)         LeaveCriticalSection释放临界区的使用权；

e)         DeleteCriticalSection释放与临界区对象相关的所有系统资源；

５互锁变量访问

在Windows下，还可以采用互锁变量访问的方法实现同步互斥，它相当于硬件指令，对一个整数（进程内的变量或进程间的共享变量）进行操作。其目的是避免线程间切换的影响。有关的API：

a)         InterlockedExchange进行32位数据的先读后写原子操作；

b)         InterlockedCompareExchange依据比较结果进行赋值的原子操作；

c)         InterlockedExchangeAdd先加后存结果的原子操作；

d)         InterlockedDecrement先减1后存结果的原子操作；

e)         InterlockedIncrement先加1后存结果的原子操作；

６调度锁（Dispatcher Locks）

另外，在Solaris中还有一种锁，可支持多CPU调度，叫做调度锁（Dispatcher Locks）。内核的分配器Kernel dispatcher 查看线程的上下文环境来控制分配队列它分为两种类型，分别是普通的自旋锁和CPU优先权提升的锁。

７读写锁(Reader/Writer Locks)

这也是Solaris提供的一种互斥同步机制，它适用于读者写者问题。比如：可在多线程同时读取数据，只有一个线程写数据时用到。如果有一个写用户得到这个锁，所有读用户都不可以访问。

基本实现方法：

a)         rw_init(): 初始化读写锁。

b)         rw_enter():得到读写锁

c)         rw_exit():          释放读写锁

原文：http://hi.baidu.com/hansanpu/blog/item/a51b71237c4cf14b9258070a.html