多線程編程之Windows同步方式

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在Windows環境下針對多線程同步與互斥操作的支援，主要包括四種方式：臨界區（CriticalSection）、互斥對象（Mutex）、訊號量（Semaphore）、事件對象（Event）。下面分別針對這四種方式作說明：

（1）臨界區（CriticalSection）

　　每個進程中訪問臨界資源的那段代碼稱為臨界區（臨界資源是一次僅允許一個進程使用的共用資源）。每次只准許一個進程進入臨界區，進入後不允許其他進程進入。不論是硬體臨界資源，還是軟體臨界資源，多個進程必須互斥地對它進行訪問。Windows環境下臨界區的基本操作有以下幾個：

CRITICAL_SECTION CriticalSection;InitializeCriticalSection(&CriticalSection);EnterCriticalSection(&CriticalSection);LeaveCriticalSection(&CriticalSection);DeleteCriticalSection(&CriticalSection);

 （2）互斥對象（Mutex）

　　在編程中，引入了對象互斥對象（也叫互斥鎖）的概念，來保證共用資料操作的完整性。每個對象都對應於一個可稱為“互斥鎖”的標記，這個標記用來保證在任一時刻，只能有一個線程訪問該對象。互斥對象的操作介面有以下幾個：

CreateMutexOpenMutexReleaseMutex

 　　在使用互斥對象的時候藉助WaitforSingleObject，例如：

WaitForSingleObject(/*...*/);    do_something();ReleaseMutex(/*...*/);

 （3）訊號量（Semaphore）　　

　　訊號量有時被稱為號誌，是在多線程環境下使用的一種設施，它負責協調各個線程，以保證它們能夠正確、合理的使用公用資源。也是作業系統中用於控制進程同步互斥的量。訊號量分為單值和多值兩種，前者只能被一個線程獲得，後者可以被若干個線程獲得。與互斥對象相比，訊號量就好比是可以容納N多個人的房子允許多個人同時進入（數量有限制而已），而互斥對象就只能容納一個人的小房子，同一時刻只能一個人使用。

　　Windows環境下的訊號量操作介面包括：

CreateSemaphoreOpenSemaphoreReleaseSemaphore

 　　訊號量的使用方式與互斥對象差不多，只不過在初始化的時候需要指定訊號的個數：

WaitForSingleObject(/*...*/);    do_something();ReleaseSemaphore(/*...*/);

 （4）事件對象（Event）

　　 Event對象是Windows下面很有趣的一種鎖結果。從某種意義上說，它和互斥鎖很相近，但是又不一樣。因為線上程獲得鎖的使用權之前，常常需要某一個線程（可能是主線程也可能是其他線程）調用SetEvent設定一下才行。關鍵是，線上程結束之前，我們也不清楚當前線程獲得Event之後執行到哪了。所以使用起來，要特別小心。常用的Event對象操作有：

CreateEventOpenEventPulseEventResetEventSetEvent

 　　主線程一般可以這樣做：

CreateEvent(/*...*/);    // 建立事件對象SetEvent(/*...*/);       // 設定訊號WaitForMultiObjects(hThread, /*...*/);    // 等待線程結束CloseHandle(/*...*/);    // 關閉線程控制代碼

 　　而被啟動的線程一般要等待某個事件再進行動作：

while(1){    WaitForSingleObject(/*...*/);    // 等待事件    /*...*/}

 

總結：
（1）關於臨界區、互斥區、訊號量、Event在msdn上均有範例程式碼；

（2）一般來說，使用頻率上訊號量 > 互斥對象 > 臨界區 > 事件對象

（3）訊號量可以實現其他三種鎖的功能，學習上應有所側重

（4）紙上得來終覺淺，多實踐才能掌握它們之間的區別     

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