多線程同步之Semaphore （主要解決生產者消費者問題）
一 信標Semaphore
信標內核對象用於對資源進行計數。它們與所有內核對象一樣，包含一個使用數量，但是它們也包含另外兩個帶符號的3 2位值，一個是最大資源數量，一個是當前資源數量。最大資源數量用於標識信標能夠控制的資源的最大數量，而當前資源數量則用於標識當前可以使用的資源的數量。
爲了正確地說明這個問題，讓我們來看一看應用程序是如何使用信標的。比如說，我正在開發一個服務器進程，在這個進程中，我已經分配了一個能夠用來存 放客戶機請求的緩衝區。我對緩衝區的大小進行了硬編碼，這樣它每次最多能夠存放5個客戶機請求。如果5個請求尚未處理完畢時，一個新客戶機試圖與服務器進 行聯繫，那麼這個新客戶機的請求就會被拒絕，並出現一個錯誤，指明服務器現在很忙，客戶機應該過些時候重新進行聯繫。當我的服務器進程初始化時，它創建一 個線程池，裏面包含5個線程，每個線程都準備在客戶機請求到來時對它進行處理。
開始時，沒有客戶機提出任何請求，因此我的服務器不允許線程池中的任何線程成爲可調度線程。但是，如果3個客戶機請求同時到來，那麼線程池中應該有 3個線程處於可調度狀態。使用信標，就能夠很好地處理對資源的監控和對線程的調度，最大資源數量設置爲5，因爲這是我進行硬編碼的緩衝區的大小。當前資源 數量最初設置爲0，因爲沒有客戶機提出任何請求。當客戶機的請求被接受時，當前資源數量就遞增，當客戶機的請求被提交給服務器的線程池時，當前資源數量就 遞減。
信標的使用規則如下：
? 如果當前資源的數量大於0，則發出信標信號。
? 如果當前資源數量是0，則不發出信標信號。
? 系統決不允許當前資源的數量爲負值。
? 當前資源數量決不能大於最大資源數量。
當使用信標時，不要將信標對象的使用數量與它的當前資源數量混爲一談。
二 API
| Semaphore function | Description |
|---|---|
| CreateSemaphore | Creates or opens a named or unnamed semaphore object. |
| CreateSemaphoreEx | Creates or opens a named or unnamed semaphore object and returns a handle to the object. |
| OpenSemaphore | Opens an existing named semaphore object. |
| ReleaseSemaphore | Increases the count of the specified semaphore object by a specified amount. |
三 實例
#include <windows.h>#include <stdio.h>#define MAX_SEM_COUNT 6#define THREADCOUNT 12HANDLE ghSemaphore;DWORD WINAPI ThreadProc( LPVOID );void main()
{
HANDLE aThread[THREADCOUNT]; DWORD ThreadID; int i; // Create a semaphore with initial and max counts of MAX_SEM_COUNT ghSemaphore = CreateSemaphore( NULL, // default security attributes MAX_SEM_COUNT, // initial count MAX_SEM_COUNT, // maximum count NULL); // unnamed semaphore if (ghSemaphore == NULL) 
{ printf("CreateSemaphore error: %d\n", GetLastError()); return;
} // Create worker threads for( i=0; i < THREADCOUNT; i++ ) { aThread[i] = CreateThread( NULL, // default security attributes 0, // default stack size (LPTHREAD_START_ROUTINE) ThreadProc, NULL, // no thread function arguments 0, // default creation flags &ThreadID); // receive thread identifier if( aThread[i] == NULL ) { printf("CreateThread error: %d\n", GetLastError()); return; } } // Wait for all threads to terminate WaitForMultipleObjects(THREADCOUNT, aThread, TRUE, INFINITE); // Close thread and semaphore handles for( i=0; i < THREADCOUNT; i++ ) CloseHandle(aThread[i]); CloseHandle(ghSemaphore);
}DWORD WINAPI ThreadProc( LPVOID lpParam ){ DWORD dwWaitResult; BOOL bContinue=TRUE; while(bContinue) { // Try to enter the semaphore gate. dwWaitResult = WaitForSingleObject( ghSemaphore, // handle to semaphore 3L); // zero-second time-out interval switch (dwWaitResult) { // The semaphore object was signaled. case WAIT_OBJECT_0: // TODO: Perform task printf("Thread %d: wait succeeded\n", GetCurrentThreadId()); bContinue=FALSE; // Simulate thread spending time on task Sleep(5); for(int x = 0; x< 10; x++) printf("Thread %d task!\n",GetCurrentThreadId()); // Relase the semaphore when task is finished if (!ReleaseSemaphore( ghSemaphore, // handle to semaphore 1, // increase count by one NULL) ) // not interested in previous count { printf("ReleaseSemaphore error: %d\n", GetLastError()); } break; // The semaphore was nonsignaled, so a time-out occurred. case WAIT_TIMEOUT: printf("Thread %d: wait timed out\n", GetCurrentThreadId()); break; } } return TRUE;}
