《Windows核心编程》读书心得——线程（线程同步）（4）

l 用户模式下的线程同步：

Volatile类型：告诉编译器必须到内存取变量值，而不使用寄存器中的值。因为每个线程都有各自的寄存器，它们的寄存器中同一变量的值可能不一致。(例如嵌入汇编代码，编译器无法觉察到变量已经被修改了)

原子访问：指的是一个线程在访问某个资源的时候，能够保证没有其他线程访问该资源。
相关函数：
InterlockedExchangeAdd（…）：原子加减法（传负值表示做减法）；
InterlockedIncrement（…）：原子加法；
InterlockedExchange（…）：原子替换；
InterlockedCompareExchange（…）。
（
原理：Interlocked函数会在总线上维持一个硬件信号，该信号阻止其他CPU访问同一个内存地址。
原子锁的速度很快。
一般在多CPU的机器上比较有用，在单CPU机器上不使用原子锁。
）

关键段：
（1） 定义一个CRITICAL_SECTION结构的变量g_cs；
（2） 调用InitialsizeCriticalSection（&g_cs）初始化；
（3） 把需要共享的代码放在EnterCriticalSection(
&g_cs )和LeaveCriticalSection(
&g_cs )之间（还有TryEnterCriticalSection函数）；
（4） 调用DeleteCriticalSection（&g_cs）释放；
（当已有一个线程访问被锁定的资源，另一个线程想要访问，必须进入等待状态）
（5） 旋转锁：可以在使用关键段的同时使用旋转锁，以提高效率。（相关函数：InitalizeCriticalSectionAndSpinCount（）、SetCriticalSectionSpinCount（））。

（为什么加旋转锁能够提高效率？
因为当一个线程试图进入一个关键段，而该关键段正被另一个线程占用，此时该线程会切换到等待状态。也就是说需要从用户模式切换到内核模式，这样会影响关键段的效率。加了旋转锁，线程就会再一段时间不断尝试进入关键段，只有多次尝试失败，才会进入等待状态，这样就减少了经常切换到内核模式，从而提高效率。）

Slim读/写锁：
（1） 初始化：InitializeSRWLock（）；
（2） 读锁：AcquireSRWLockExclusive（）、ReleaseSRWLockExclusive（）；
（3） 写锁：AcquireSRWLockShared（）、ReleaseSRWLockShared（）。

（读锁和写锁的区别：读锁允许多个线程同时读取一块数据，因为仅仅读取数据并不会更改数据，因此不需要考虑同步的问题；写锁要求独占对资源的访问权，因此，在一个线程写入数据时，其他线程不允许对数据进行读或写。）

效率先后：volatile、原子访问、读写锁、关键段、内核对象。

（
volatile：非常快；
原子访问：CPU需要锁定内存，因此比volatile慢；
关键段：比较慢，因为包含进入和离开两个操作，并且这两个操作需要修改CRITICAL_SECTION结构中多个字段；
读写锁：读比写快，因为读数据可以多个线程同时进行，写数据必须独占进行；
内核对象（如：互斥量）：比较慢，总是需要在用户模式和内核模式之间切换。
）

l 用内核对象进行线程同步：

内核对象的状态：对线程同步来说，每一种内核对象要么处于触发状态，要么处于非触发状态（例如，进程内核对象在创建的时候处于非触发状态，在终止的时候变成触发状态）。

等待函数：
WaitForSingleObject（）：等待单个对象触发；
WaitFoMultipleObjects（）：等待多个对象触发；

事件内核对象实现线程同步：
（1）创建事件内核对象：
可通过CreateEvent（）或CreateEventEx（）函数创建事件内核对象，被创建的事件可以是自动重置事件或手动重置事件。
（2）事件内核对象同步：
在不同线程中，可通过DuplicateHandle（）或OpenEvent（）来访问已经创建的事件内核对象。
（3）重置事件内核对象：
SetEvent（）：将事件变成触发状态；
ResetEvent（）：将事件变成非触发状态。

可等待的计时器内核对象：
它可以在某个指定的时间触发，或每隔一段时间触发一次。
（1）相关函数：
CreateWaitableTimer（）：创建计时器；
OpenWaitableTimer（）：打开已经存在的计时器；
SetWaitableTimer（）：设置计时器；
CancleWaitableTimer（）：撤销计时器；
（2）和用户计时器（OnTimer）比较：
1.用户计时器需要大量的用户界面基础设施，从而消耗更多资源；
2.可等待计时器是内核对象，可在多个线程之间共享，可具备安全性；而用户计时器触发时，只有一个线程得到通知；
3. WM_TIMER消息的优先级是最低的，只有当线程消息队列中没有其他消息的时候才会被处理。

信号量内核对象：
信号量内核对象用来对资源进行计数，包含两个参数：一个最大资源计数和一个当前资源计数。

互斥量：
互斥量内核对象用来确保一个线程独占对一个资源的访问，它的优势在于能在不同的进程间共享。