多线程编程--5种方法实现线程同步
多线程编程--5种方法实现线程同步
1：用Interlocked系列函数实现线程同步；
2：用CRITICAL_SECTION及其系列函数实现线程同步；
3：用RTL_SRWLOCK及其系列函数实现线程同步；
4：用事件内核对象实现线程同步；
5：用信号量内核对象实现线程同步；
1：用Interlocked系列函数实现线程同步实例如下：
//旋转锁
#include
using namespace std;
#include
#include
const int threadNum=10;
HANDLE hThread[threadNum];
volatile unsigned int ISOK=0;
unsigned int _stdcall Interlocked(PVOID threadId)
{
while(InterlockedExchange(&ISOK,1)==1) ;
cout<<"线程："<<*(int*)threadId<<"开始"< Sleep(100); cout<<"线程："<<*(int*)threadId<<"结束"< InterlockedExchange(&ISOK,0); return 0; } void InterlockedTest() { int threadId[threadNum]; for(int i=0;i { threadId[i]=i+1; } cout<<"1：用Interlocked系列函数实现线程同步"< for(int i=0;i<10;i++){ hThread[i]=(HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, Interlocked,threadId+i, 0, NULL); } WaitForMultipleObjects(threadNum, hThread, TRUE, INFINITE); for(int i=0;i { CloseHandle(hThread[i]); } } InterlockedExchange确保以原子的方式操作数据。执行速度非常快，缺点是如果要同步的部分执行的时间比较长的话，while循环会一直轮询操作，浪费CPU的时间，在单核CPU 的系统中，可能会出现while一直暂用CPU导致其他线程不能修改ISOK的值，导致不能跳出while循环，出现死循环。还有就是线程的优先级问题也能导致问题。 2：用CRITICAL_SECTION及其系列函数实现线程同步实例如下： //关键段 #include using namespace std; #include #include const int threadNum=10; HANDLE hThread[threadNum]; CRITICAL_SECTION g_cs;//构造一个CRITICAL_SECTION实例 unsigned int _stdcall CriticalSection(PVOID threadId) { EnterCriticalSection(&g_cs);//进入关键段 cout<<"线程："<<*(int*)threadId<<"开始"< Sleep(100); cout<<"线程："<<*(int*)threadId<<"结束"< LeaveCriticalSection(&g_cs);//进入关键段 return 0; } void CriticalSectionTest() { int threadId[threadNum]; for(int i=0;i { threadId[i]=i+1; } InitializeCriticalSection(&g_cs);//初始化g_cs的成员 cout<<"2：用CRITICAL_SECTION及其系列函数实现线程同步"< hThread[i]=(HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, CriticalSection,threadId+i, 0, NULL); } WaitForMultipleObjects(threadNum, hThread, TRUE, INFINITE); for(int i=0;i { CloseHandle(hThread[i]); } DeleteCriticalSection(&g_cs);//删除关键段 } CRITICAL_SECTION同样是以原子的方式操作数据，也只有以原子的方式操作数据才能实现线程的同步，所有实现线程同步的方法，最核心的部分就是以原子的方式操作数据，CRITICAL_SECTION执行的速度非常快，其内部有一个事件内核对象，当出现资源争夺的时候，才会出现初始化这个事件内核对象，由于CRITICAL_SECTION执行非常快可能不会出现资源争夺，也就没有必要创建这个事件内核对象，这个事件内核对象创建后，会将当前线程之外的线程挂起，并记录这些线程需要这个资源，其他线程就不会浪费CPU的时间，而这些被挂起的线程将由用户模式变成内核模式，当这些线程需要的资源可用时，系统会将其中一个线程唤醒。 还有一点值得注意：如果要同步的代码执行得很快，在出现争夺资源的时候，系统把其他线程挂起，而当前线程又马上执行完成了，系统又将挂起的线程唤醒，这个过程是非常浪费CPU的，也影响程序的性能，为了避免这种情况，可以结合旋转锁和CRITICAL_SECTION，先用旋转锁轮询一定次数，还不能获得资源，再将线程挂起，等待资源被释放，系统再将线程唤醒，实现这一功能的就是方法 InitializeCriticalSectionAndSpinCount( LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection, DWORD dwSpinCount//旋转锁轮询的次数 ); 除了初始化CRITICAL_SECTION用的是方法InitializeCriticalSectionAndSpinCount，而不是方法InitializeCriticalSection，其他的都是一样的。 3：用RTL_SRWLOCK及其系列函数实现线程同步实例如下： //读写锁 #include using namespace std; #include #include const int threadNum=10; HANDLE hThread[threadNum]; RTL_SRWLOCK lock;//构造一个CRITICAL_SECTION实例 unsigned int _stdcall SrwLock(PVOID threadId) { AcquireSRWLockExclusive(&lock);//进入读写锁 cout<<"线程："<<*(int*)threadId<<"开始"< Sleep(100); cout<<"线程："<<*(int*)threadId<<"结束"< ReleaseSRWLockExclusive(&lock);//进入读写锁 return 0; } void SrwLockTest() { int threadId[threadNum]; for(int i=0;i { threadId[i]=i+1; } InitializeSRWLock(&lock);//初始化lock的成员 cout<<"3：用RTL_SRWLOCK及其系列函数实现线程同步"< for(int i=0;i<10;i++){ hThread[i]=(HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, SrwLock,threadId+i, 0, NULL); } WaitForMultipleObjects(threadNum, hThread, TRUE, INFINITE); for(int i=0;i { CloseHandle(hThread[i]); } } SRWLock的目的和关键段是一样的，就是对资源的保护，不让其他线程访问。不同的是，它区分线程是读线程还是写线程。我们都是知道，一个资源可以同时被多个线程同时读，就是不能同时读，或是读写。也是是说写必须是独占的方式，而读可以以共享的方式访问，如果以共享的方式访问肯定就比CRITICAL_SECTION性能好。 4：用事件内核对象实现线程同步实例如下： //事件 #include using namespace std; #include #include const int threadNum=10; HANDLE hThread[threadNum]; HANDLE event1; unsigned int _stdcall Event(PVOID threadId) { WaitForSingleObject(event1,INFINITE); int* p=(int*)threadId; cout<<"线程："<<*p<<"开始"< Sleep(100); cout<<"线程："<<*p<<"结束"< SetEvent(event1); return 1; } void EventTest() { int threadId[threadNum]; for(int i=0;i { threadId[i]=i+1; } event1=CreateEvent(NULL,false,true,NULL); cout<<"4：用事件内核对象实现线程同步"< for(int i=0;i { hThread[i] =(HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, Event ,threadId+i, 0, NULL); } WaitForMultipleObjects(threadNum, hThread, TRUE, INFINITE); for(int i=0;i { CloseHandle(hThread[i]); } CloseHandle(event1); } 用内核对象实现线程同步，一个函数是必须知道的，它就是WaitForSingleObject。 DWORD WaitForSingleObject( HANDLE hHandle,//内核对象的句柄 DWORD dwMilliseconds//等待时间 ); 该函数会一直等待，直到被指定的内核对象被触发为止，或是等待的时间结束返回。 CreateEvent( LPSECURITY_ATTRIBUTES lpEventAttributes,//安全控制 BOOL bManualReset,//true：手动重置事件，false：自动重置事件 BOOL bInitialState,//true：有信号，false：无信号 LPCWSTR lpName//事件名称 ); bManualReset为true表示事件触发了并一直处于触发状态，就像打开的门，打开之后就是一直开着，没有自动关上；false：一打开放一个进去进关了，需要用SetEvent再次触发事件。 5：用信号量内核对象实现线程同步实例如下： //信号量 #include using namespace std; #include #include const int threadNum=10; HANDLE hThread[threadNum]; HANDLE semaphore; unsigned int _stdcall Semaphore(PVOID threadId) { WaitForSingleObject(semaphore, INFINITE); cout<<"线程："<<*(int*)threadId<<"开始"< Sleep(100); cout<<"线程："<<*(int*)threadId<<"结束"< ReleaseSemaphore(semaphore,1,NULL); return 0; } void SemaphoreTest() { int threadId[threadNum]; for(int i=0;i { threadId[i]=i+1; } semaphore=CreateSemaphore(NULL,1,1,NULL); cout<<"5：用信号量内核对象实现线程同步"< for(int i=0;i<10;i++){ hThread[i]=(HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, Semaphore,threadId+i, 0, NULL); } WaitForMultipleObjects(threadNum, hThread, TRUE, INFINITE); for(int i=0;i { CloseHandle(hThread[i]); } CloseHandle(semaphore); } 信号量内核对象用来对资源进行计数。创建信号量内核对象的方法如下：CreateSemaphore( LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSemaphoreAttributes,//安全控制 LONG lInitialCount,//初始资源数量 LONG lMaximumCount,//最大并发数量 LPCWSTR lpName//号量的名称 ); lMaximumCount表示最大并发数量，可以用来设置系统的最大并发数量，如果我们把他的值设为1，lInitialCount也设为1，就是只有一个资源，且每次只能一个线程访问，这样就可以实现线程同步。