《windows核心編程學習筆記》——使用互斥量變數核心對象進行線程同步

用途：互斥量核心對象用來確保一個線程獨佔對一個資源的訪問。
用法：
          如多個線程需要對同一記憶體進行讀寫操作。大致操作如下：
HANDLE hMutex = CreateMutex(NULL, FALSE, NULL); //建立一個互斥量
T Read()
{

WaitForSingleObject(hMutex, INFINITE);

//read the buffer

ReleaseMutex(hMutex);

}
void Write(T data)
{

WaitForSingleObject(hMutex, INFINITE);

//write the buffer

ReleaseMutex();

}

理解：
          建立一個互斥量用於線程同步，互斥量對象包含一個使用計數，線程ID及一個遞迴計數。線程ID用來標識當前佔用這個互斥量的是系統的哪個線程，遞迴計數標識這個線程佔用改互斥量的次數。CreateMutex的第二個參數指定了互斥量核心對象初始建立時的狀態（TRUE 未觸發，FALSE已觸發），其他參數參見MSDN。假設當前有兩個線程，一個進行操作，一個進行讀操作。
          假設寫線程第一次執行Write操作，調用等待函數WaitForSingleObject,  傳入互斥量控制代碼。在內部，等待函數會檢查互斥量線程ID是否為0（互斥量處於觸發狀態）。如果為0，那麼函數會把線程ID設為條用線程的線程ID，把遞迴計數設為1，然後讓調用線程繼續運行。需要說明的是WaitForSingleObject 函數使一個線程自願進入等待狀態，直到指定的核心對象被觸發為止。但是，如果線程在調用一個等待函數的時候，相應的核心對象已經處於觸發狀態，那麼線程是不會進入等待狀態的。也就是說等待函數等待的是核心對象狀態瞬間的變化（由未觸發變為已觸發），而不是等待變化完的狀態。如果上面的例子中建立互斥量的時候，第二個參數傳入的是TRUE，也就是初始狀態是未觸發的，那麼除非我們明確的調用函數使核心狀態變為觸發狀態，否則讀寫線程永遠也不會捕捉到核心狀態的變化，這樣就會出現永遠等待的情況。
          回到剛才的情況，寫線程正在執行寫操作，互斥量核心對象的線程ID記錄這當前佔有這個互斥量的線程ID。此時，讀線程執行Read操作，調用等待函數，等待函數檢查互斥量線程ID，發現ID不為0，讀線程進入等待狀態。 當寫線程完成寫操作之後，調用ReleaseMutex。 在內部，這個函數會將互斥量核心對象的遞迴計數減1，當遞迴計數變成0的時候，函數還會將線程ID設為0，這樣就觸發了核心對象。當對象被觸發的時候，系統會檢查有沒有其他的線程正在等待該互斥量，如果有系統會“公平地”選擇一個正在等待的線程，把互斥量的所有權給它，同樣，核心對象把線程ID設為佔有互斥量的那個線程ID，遞迴計數設為1。上例中，此時的讀線程就有機會讀記憶體了。如果沒有線程等待，那麼互斥量會保持在觸發狀態，這樣下一個等待它的線程就可以立即進入互斥地區了。

注意：
         （1）假設線程試圖等待一個未觸發的核心對象，線程通常會進入等待狀態。但對於互斥量核心對象卻不一定如此，如果此時線程ID和互斥量內部線程ID一致，那麼線程會保持可調度狀態，即使互斥量處於未觸發狀態。簡單點說就是在當前線程擁有互斥區的時候又調用WaitForSingleObject。這也是是遞迴計數大於1的唯一途徑。如果多次成功等待了互斥量，也必須調用相應次數的ReleaseMutex函數使互斥量處於觸發狀態。
         （2）線程是否互斥量的時候，線程ID如果與互斥量內部ID一致，遞迴計數減1。如果不一致，則ReleaseMutex會返回FALSE給調用者，指示調用失敗。如果釋放互斥量的線程已經終止，系統會認為互斥量已被“遺棄”。這是系統會自動將互斥量線程ID設為0，遞迴計數設為0，互斥量處於已觸發狀態。