多線程學習篇（一）關鍵代碼段
一、基本概念
關鍵代碼段：關鍵代碼段也稱之爲臨界區，工作在用戶模式下。它是一小段代碼，在執行前需要獨佔對一些共享資源的訪問權。
優點：關鍵代碼段工作在用戶模式下，因此它簡單，執行速度快。
缺點：不能在多個進程之間對線程進行同步（原因：它不是內核對象）
二、API
1、關鍵段相關API
CRITICAL_SECTION結構體：這是一個未公開內部信息的結構體，通過這個結構，我們就可以使用API對想要獨佔的代碼進行操作。
使用該結構的條件：1、所有想要訪問資源的線程，必須知道用來保護資源的CRITICAL_SECTION結構的地址。我們通過傳入該結構體的地址，進行操作。2、任何線程在訪問被保護的資源之前，都必須對這個結構體進行初始化。
VOID InitializeCriticalSection(PCRITICAL_SECTION pcs);
功能：初始化臨界區
參數：psc指向CRITICAL_SECTION結構體的地址
VOID DeleteCriticalSection(PCRITICAL_SECTION pcs);
功能：重置結構體中的成員變量（而不是刪除它）。注意：如果刪除的話，別的線程還在使用一個關鍵段，就會產生不可預料的結果。
參數：psc指向CRITICAL_SECTION結構體的地址
VOID EnterCriticalSection(PCRITICAL_SECTION pcs)
功能：EnterCriticalSection會檢查結構中的成員變量，這些變量表示是否有線程正在進行訪問。以及哪個線程正在訪問。如果沒有線程訪問，則獲取訪問權限。如果有線程正在訪問，則等待。
注意：這個API內部的實現，其實只是對這個結構體做了一些列的檢測，它的價值就在於它可以原子性的執行所有的檢測。
參數：psc指向CRITICAL_SECTION結構體的地址
BOOL TryEnterCriticalSection(PCRITICAL_SECTION pcs)
功能：和EnterCriticalSection作用相同，只是這個API不會因爲另一個線程正在使用pcs這個結構而進入等待狀態，它會根據返回值判斷是否可以訪問。然後繼續執行下面的代碼
參數：psc指向CRITICAL_SECTION結構體的地址
VOID LeaveCriticalSection(PCRITICAL_SECTION pcs)
功能：更新成員函數，以表示沒有任何線程訪問被保護資源，同時檢查其他線程有沒有因爲調用EnterCriticalSection而處於等待狀態。如果有，則更新成員函數，將一個等待的線程切回調度狀態
參數：psc指向CRITICAL_SECTION結構體的地址
2、關鍵段加自旋鎖相關API
由於當線程試圖進入一個關鍵段，但這個關鍵段正在被另一個線程佔用的時候，函數會立即把調用的線程切換到等待狀態。因爲線程狀態切換需要在內核中進行，因此開銷非常大（大約1000個CPU週期）。這樣，在一些需要及時獲取資源的線程會有很大的影響。爲此，windows爲大家在關鍵段中加入了自旋鎖，保證了實時性，但卻浪費了大量CPU資源。
注意：關鍵段加自旋鎖在單CPU上使用毫無用處，因爲如果一個線程正在循環，那麼佔用資源的線程就沒有時間放棄對資源的訪問權。
BOOL InitializeCriticalSectionAndSpinCount(
PCRITICAL_SECTION pcs,
DOWRD dwSpinCount
)
功能：初始化一個PCRITICAL_SECTION結構體，和自旋鎖自旋轉次數。用這個API初始化後，當調用EnterCriticalSection（）的時候，會用一個鎖不斷循環，試圖獲得對資源的訪問權。只有嘗試失敗時，纔會切換到等待狀態。
參數：psc指向CRITICAL_SECTION結構體的地址
dwSpinCount我們希望旋轉的次數。
DWORD SetCriticalSectionSpinCount(
PCRITICAL_SECTION pcs,
DOWRD dwSpinCount
)
功能：改變設置的自旋鎖自旋轉的次數
三、練習
問題：現在使用關鍵代碼段技術，完成一個火車站的售票系統，要求建立兩個線程作爲售票口，分別向外出售火車票。票數總數爲100。編寫程序，使得它們可以正常的出售。
#include <Windows.h>
#include <stdio.h>
DWORD WINAPI Sell_Window1(LPVOID lpParameter);
DWORD WINAPI Sell_Window2(LPVOID lpParameter);
int tickets = 100;
CRITICAL_SECTION cs;
void main()
{
HANDLE hThread1;
HANDLE hThread2;
hThread1 = CreateThread(NULL,0,Sell_Window1,NULL,0,NULL);
hThread2 = CreateThread(NULL,0,Sell_Window2,NULL,0,NULL);
InitializeCriticalSection(&cs);
Sleep(4000);
CloseHandle(hThread1);
CloseHandle(hThread2);
DeleteCriticalSection(&cs);
}
DWORD WINAPI Sell_Window1(LPVOID lpParameter)
{
while (1)
{
EnterCriticalSection(&cs);
if (tickets > 0)
{
printf("窗口1出售第%d張票\n",tickets--);
LeaveCriticalSection(&cs);
}
else
{
LeaveCriticalSection(&cs);
break;
}
}
return 0;
}
DWORD WINAPI Sell_Window2(LPVOID lpParameter)
{
while (1)
{
EnterCriticalSection(&cs);
if (tickets > 0)
{
printf("窗口2出售第%d張票\n",tickets--);
LeaveCriticalSection(&cs);
}
else
{
LeaveCriticalSection(&cs);
break;
}
}
return 0;
}