互斥同步-臨界區,互斥量,信號量,事件的區別

四種進程或線程同步互斥的控制方法
1、臨界區:通過對多線程的串行化來訪問公共資源或一段代碼,速度快,適合控制數據訪問。
2、互斥量:爲協調共同對一個共享資源的單獨訪問而設計的。
3、信號量:爲控制一個具有有限數量用戶資源而設計。
4、事 件:用來通知線程有一些事件已發生,從而啓動後繼任務的開始。

臨界區(Critical Section)

保證在某一時刻只有一個線程能訪問數據的簡便辦法。在任意時刻只允許一個線程對共享資源進行訪問。如果有多個線程試圖同時訪問臨界區,那麼 在有一個線 程進入後其他所有試圖訪問此臨界區的線程將被掛起,並一直持續到進入臨界區的線程離開。臨界區在被釋放後,其他線程可以繼續搶佔,並以此達到用原子方式操 作共享資源的目的。
臨界區包含兩個操作原語:
EnterCriticalSection() 進入臨界區
LeaveCriticalSection() 離開臨界區
EnterCriticalSection() 語句執行後代碼將進入臨界區以後無論發生什麼,必須確保與之匹配的 LeaveCriticalSection()都能夠被執行到。否則臨界區保護的共享資源將永遠不會被釋放。雖然臨界區同步速度很快,但卻只能用來同步本 進程內的線程,而不可用來同步多個進程中的線程。
MFC提供了很多功能完備的類,我用MFC實現了臨界區。MFC爲臨界區提供有一個 CCriticalSection類,使用該類進行線程同步處理是 非常簡單的。只需在線程函數中用CCriticalSection類成員函數Lock()和UnLock()標定出被保護代碼片段即可。Lock()後代 碼用到的資源自動被視爲臨界區內的資源被保護。UnLock後別的線程才能訪問這些資源。
互斥量(Mutex)

互斥量跟臨 界區很相似,只有擁有互斥對象的線程才具有訪問資源的權限,由於互斥對象只有一個,因此就決定了任何情況下此共享資源都不會同時被多個線程 所訪問。當前佔據資源的線程在任務處理完後應將擁有的互斥對象交出,以便其他線程在獲得後得以訪問資源。互斥量比臨界區複雜。因爲使用互斥不僅僅能夠在同 一應用程序不同線程中實現資源的安全共享,而且可以在不同應用程序的線程之間實現對資源的安全共享。

互斥量包含的幾個操作原語:
CreateMutex() 創建一個互斥量
OpenMutex() 打開一個互斥量
ReleaseMutex() 釋放互斥量
WaitForMultipleObjects() 等待互斥量對象

同樣MFC爲互斥量提供有一個CMutex類。使用CMutex類實現互斥量操作非常簡單,但是要特別注意對CMutex的構造函數的調用
CMutex( BOOL bInitiallyOwn = FALSE, LPCTSTR lpszName = NULL, LPSECURITY_ATTRIBUTES lpsaAttribute = NULL)
不用的參數不能亂填,亂填會出現一些意想不到的運行結果。
信號量(Semaphores)

信號量對象對線程的同步方式與前面幾種方法不同,信號允許多個線程同時使用共享資源,這與操作系統中的PV操作相同。它指出了同時訪問共享 資源的線程 最大數目。它允許多個線程在同一時刻訪問同一資源,但是需要限制在同一時刻訪問此資源的最大線程數目。在用CreateSemaphore()創建信號量 時即要同時指出允許的最大資源計數和當前可用資源計數。一般是將當前可用資源計數設置爲最大資源計數,每增加一個線程對共享資源的訪問,當前可用資源計數 就會減1,只要當前可用資源計數是大於0的,就可以發出信號量信號。但是當前可用計數減小到0時則說明當前佔用資源的線程數已經達到了所允許的最大數目, 不能在允許其他線程的進入,此時的信號量信號將無法發出。線程在處理完共享資源後,應在離開的同時通過ReleaseSemaphore()函數將當前可 用資源計數加1。在任何時候當前可用資源計數決不可能大於最大資源計數。
PV操作及信號量的概念都是由荷蘭科學家E.W.Dijkstra提出的。信號量S是一個整數,S大於等於零時代表可供併發進程使用的資源實體數,但S小於零時則表示正在等待使用共享資源的進程數。
P操作 申請資源:
(1)S減1;
(2)若S減1後仍大於等於零,則進程繼續執行;
(3)若S減1後小於零,則該進程被阻塞後進入與該信號相對應的隊列中,然後轉入進程調度。
V操作 釋放資源:
(1)S加1;
(2)若相加結果大於零,則進程繼續執行;
(3)若相加結果小於等於零,則從該信號的等待隊列中喚醒一個等待進程,然後再返回原進程繼續執行或轉入進程調度。

信號量包含的幾個操作原語:
CreateSemaphore() 創建一個信號量
OpenSemaphore() 打開一個信號量
ReleaseSemaphore() 釋放信號量
WaitForSingleObject() 等待信號量
事件(Event)

事件對象也可以通過通知操作的方式來保持線程的同步。並且可以實現不同進程中的線程同步操作。
信號量包含的幾個操作原語:
CreateEvent() 創建一個信號量
OpenEvent() 打開一個事件
SetEvent() 回置事件
WaitForSingleObject() 等待一個事件
WaitForMultipleObjects()         等待多個事件
WaitForMultipleObjects 函數原型:
WaitForMultipleObjects(
IN DWORD nCount, // 等待句柄數
IN CONST HANDLE *lpHandles, //指向句柄數組
IN BOOL bWaitAll, //是否完全等待標誌
IN DWORD dwMilliseconds //等待時間

參 數nCount指定了要等待的內核對象的數目,存放這些內核對象的數組由lpHandles來指向。fWaitAll對指定的這nCount個內核 對象的兩種等待方式進行了指定,爲TRUE時當所有對象都被通知時函數纔會返回,爲FALSE則只要其中任何一個得到通知就可以返回。 dwMilliseconds在這裏的作用與在WaitForSingleObject()中的作用是完全一致的。如果等待超時,函數將返回 WAIT_TIMEOUT。
總結:
1. 互斥量與臨界區的作用非常相似,但互斥量是可以命名的,也就是說它可以跨越進程使用。所以創建互斥量需要的資源更多,所以如果只爲了在進程內部是用的話使 用臨界區會帶來速度上的優勢並能夠減少資源佔用量。因爲互斥量是跨進程的互斥量一旦被創建,就可以通過名字打開它。
2. 互斥量(Mutex),信號燈(Semaphore),事件(Event)都可以被跨越進程使用來進行同步數據操作,而其他的對象與數據同步操作無關,但 對於進程和線程來講,如果進程和線程在運行狀態則爲無信號狀態,在退出後爲有信號狀態。所以可以使用WaitForSingleObject來等待進程和 線程退出。
3. 通過互斥量可以指定資源被獨佔的方式使用,但如果有下面一種情況通過互斥量就無法處理,比如現在一位用戶購買了一份三個併發訪問許可的數據庫系統,可以根 據用戶購買的訪問許可數量來決定有多少個線程/進程能同時進行數據庫操作,這時候如果利用互斥量就沒有辦法完成這個要求,信號燈對象可以說是一種資源計數 器。

 

轉自:http://blog.csdn.net/seawt/archive/2010/09/08/5870288.aspx

 

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