《windows核心编程学习笔记》——使用互斥量变量内核对象进行线程同步

用途：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。

用法：

如多个线程需要对同一内存进行读写操作。大致操作如下：

HANDLE hMutex = CreateMutex(NULL, FALSE, NULL); //创建一个互斥量

T Read()

{

WaitForSingleObject(hMutex, INFINITE);

//read the buffer

ReleaseMutex(hMutex);

}

void Write(T data)

{

WaitForSingleObject(hMutex, INFINITE);

//write the buffer

ReleaseMutex();

}

理解：

创建一个互斥量用于线程同步，互斥量对象包含一个使用计数，线程ID及一个递归计数。线程ID用来标识当前占用这个互斥量的是系统的哪个线程，递归计数标识这个线程占用改互斥量的次数。CreateMutex的第二个参数指定了互斥量内核对象初始创建时的状态（TRUE 未触发，FALSE已触发），其他参数参见MSDN。假设当前有两个线程，一个进行操作，一个进行读操作。

假设写线程第一次执行Write操作，调用等待函数WaitForSingleObject, 传入互斥量句柄。在内部，等待函数会检查互斥量线程ID是否为0（互斥量处于触发状态）。如果为0，那么函数会把线程ID设为条用线程的线程ID，把递归计数设为1，然后让调用线程继续运行。需要说明的是WaitForSingleObject 函数使一个线程自愿进入等待状态，直到指定的内核对象被触发为止。但是，如果线程在调用一个等待函数的时候，相应的内核对象已经处于触发状态，那么线程是不会进入等待状态的。也就是说等待函数等待的是内核对象状态瞬间的变化（由未触发变为已触发），而不是等待变化完的状态。如果上面的例子中创建互斥量的时候，第二个参数传入的是TRUE，也就是初始状态是未触发的，那么除非我们明确的调用函数使内核状态变为触发状态，否则读写线程永远也不会捕捉到内核状态的变化，这样就会出现永远等待的情况。

回到刚才的情况，写线程正在执行写操作，互斥量内核对象的线程ID记录这当前占有这个互斥量的线程ID。此时，读线程执行Read操作，调用等待函数，等待函数检查互斥量线程ID，发现ID不为0，读线程进入等待状态。 当写线程完成写操作之后，调用ReleaseMutex。 在内部，这个函数会将互斥量内核对象的递归计数减1，当递归计数变成0的时候，函数还会将线程ID设为0，这样就触发了内核对象。当对象被触发的时候，系统会检查有没有其他的线程正在等待该互斥量，如果有系统会“公平地”选择一个正在等待的线程，把互斥量的所有权给它，同样，内核对象把线程ID设为占有互斥量的那个线程ID，递归计数设为1。上例中，此时的读线程就有机会读内存了。如果没有线程等待，那么互斥量会保持在触发状态，这样下一个等待它的线程就可以立即进入互斥区域了。

注意：

（1）假设线程试图等待一个未触发的内核对象，线程通常会进入等待状态。但对于互斥量内核对象却不一定如此，如果此时线程ID和互斥量内部线程ID一致，那么线程会保持可调度状态，即使互斥量处于未触发状态。简单点说就是在当前线程拥有互斥区的时候又调用WaitForSingleObject。这也是是递归计数大于1的唯一途径。如果多次成功等待了互斥量，也必须调用相应次数的ReleaseMutex函数使互斥量处于触发状态。

（2）线程是否互斥量的时候，线程ID如果与互斥量内部ID一致，递归计数减1。如果不一致，则ReleaseMutex会返回FALSE给调用者，指示调用失败。如果释放互斥量的线程已经终止，系统会认为互斥量已被“遗弃”。这是系统会自动将互斥量线程ID设为0，递归计数设为0，互斥量处于已触发状态。