線程的同步機制

1、  Event
用事件(Event)來同步線程是最具彈性的了。一個事件有兩種狀態:激發狀態和未激發狀態。也稱有信號狀態和無信號狀態。事件又分兩種類型:手動重置事件和自動重置事件。手動重置事件被設置爲激發狀態後,會喚醒所有等待的線程,而且一直保持爲激發狀態,直到程序重新把它設置爲未激發狀態。自動重置事件被設置爲激發狀態後,會喚醒“一個”等待中的線程,然後自動恢復爲未激發狀態。所以用自動重置事件來同步兩個線程比較理想。MFC中對應的類爲CEvent.。CEvent的構造函數默認創建一個自動重置的事件,而且處於未激發狀態。共有三個函數來改變事件的狀態:SetEvent,ResetEvent和PulseEvent。用事件來同步線程是一種比較理想的做法,但在實際的使用過程中要注意的是,對自動重置事件調用SetEvent和PulseEvent有可能會引起死鎖,必須小心。

2、  Critical Section
使用臨界區域的第一個忠告就是不要長時間鎖住一份資源。這裏的長時間是相對的,視不同程序而定。對一些控制軟件來說,可能是數毫秒,但是對另外一些程序來說,可以長達數分鐘。但進入臨界區後必須儘快地離開,釋放資源。如果不釋放的話,會如何?答案是不會怎樣。如果是主線程(GUI線程)要進入一個沒有被釋放的臨界區,呵呵,程序就會掛了!臨界區域的一個缺點就是:Critical Section不是一個核心對象,無法獲知進入臨界區的線程是生是死,如果進入臨界區的線程掛了,沒有釋放臨界資源,系統無法獲知,而且沒有辦法釋放該臨界資源。這個缺點在互斥器(Mutex)中得到了彌補。Critical Section在MFC中的相應實現類是CcriticalSection。CcriticalSection::Lock()進入臨界區,CcriticalSection::UnLock()離開臨界區。

3、  Mutex
互斥器的功能和臨界區域很相似。區別是:Mutex所花費的時間比Critical Section多的多,但是Mutex是核心對象(Event、Semaphore也是),可以跨進程使用,而且等待一個被鎖住的Mutex可以設定TIMEOUT,不會像Critical Section那樣無法得知臨界區域的情況,而一直死等。MFC中的對應類爲CMutex。Win32函數有:創建互斥體CreateMutex() ,打開互斥體OpenMutex(),釋放互斥體ReleaseMutex()。Mutex的擁有權並非屬於那個產生它的線程,而是最後那個對此Mutex進行等待操作(WaitForSingleObject等等)並且尚未進行ReleaseMutex()操作的線程。線程擁有Mutex就好像進入Critical Section一樣,一次只能有一個線程擁有該Mutex。如果一個擁有Mutex的線程在返回之前沒有調用ReleaseMutex(),那麼這個Mutex就被捨棄了,但是當其他線程等待(WaitForSingleObject等)這個Mutex時,仍能返回,並得到一個WAIT_ABANDONED_0返回值。能夠知道一個Mutex被捨棄是Mutex特有的。

4、  Semaphore
信號量是最具歷史的同步機制。信號量是解決producer/consumer問題的關鍵要素。對應的MFC類是Csemaphore。Win32函數CreateSemaphore()用來產生信號量。ReleaseSemaphore()用來解除鎖定。Semaphore的現值代表的意義是目前可用的資源數,如果Semaphore的現值爲1,表示還有一個鎖定動作可以成功。如果現值爲5,就表示還有五個鎖定動作可以成功。當調用Wait…等函數要求鎖定,如果Semaphore現值不爲0,Wait…馬上返回,資源數減1。當調用ReleaseSemaphore()資源數加1,當時不會超過初始設定的資源總數。

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