vc++高级班之多线程篇[7]---线程间的同步机制②

//示例代码：
CStringArray g_ArrString;
UINT __cdecl ThreadProc(LPVOID lpParameter)
{
int startIdx = (int)lpParameter;
for (int idx = startIdx; idx < startIdx+100; ++idx) {
CString str;
str.Format(_T("%d"), idx);
g_ArrString.Add(str);
}
return 0;
}

void CThreadTestDlg::OnBnClickedBtn()
{
for (int idx = 1; idx <= 50; ++idx) {
AfxBeginThread(ThreadProc, (LPVOID)(idx*10));
}
}

void CThreadTestDlg::OnBnClickedPrintBtn()
{
CString strCount;
INT_PTR nCount = g_ArrString.GetCount();
strCount.Format(_T("%d"), nCount);
MessageBox(strCount);

for (INT_PTR idx = 0; idx < nCount; ++idx) {
OutputDebugString(g_ArrString.GetAt(idx));
}
}

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

①、Mutex（互斥器）

使用方法：
1、创建一个互斥器：CreateMutex；
2、打开一个已经存在的互斥器：OpenMutex；
3、获得互斥器的拥有权：WaitForSingleObject、WaitForMultipleObjects 等一类等待的函数……（可能造成阻塞）；
4、释放互斥器的拥有权：ReleaseMutex；
5、关闭互斥器：CloseHandle；

HANDLE ghMutex = NULL;
CStringArray g_ArrString;
UINT __cdecl ThreadProc(LPVOID lpParameter)
{
int startIdx = (int)lpParameter;
for (int idx = startIdx; idx < startIdx+100; ++idx) {
CString str;
str.Format(_T("%d"), idx);

DWORD dwWaitResult = WaitForSingleObject(ghMutex, INFINITE);
switch (dwWaitResult)
{
case WAIT_ABANDONED:
case WAIT_OBJECT_0:
g_ArrString.Add(str);
ReleaseMutex(ghMutex);
break;
}
//g_ArrString.Add(str);
}
return 0;
}

void CThreadTestDlg::OnBnClickedBtn()
{
ghMutex = CreateMutex(NULL, FALSE, NULL);
for (int idx = 1; idx <= 50; ++idx) {
AfxBeginThread(ThreadProc, (LPVOID)(idx*10));
}
}

void CThreadTestDlg::OnBnClickedPrintBtn()
{
CString strCount;
INT_PTR nCount = g_ArrString.GetCount();
strCount.Format(_T("%d"), nCount);
MessageBox(strCount);

for (INT_PTR idx = 0; idx < nCount; ++idx) {
OutputDebugString(g_ArrString.GetAt(idx));
}

CloseHandle(ghMutex);
}

※ 命名标准：Mutex 可以跨进程使用，所以其名称对整个系统而言是全局的，所以命名不要过于普通，类似：Mutex、Object 等。
最好想一些独一无二的名字等！

固有特点(优点+缺点)：
1、是一个系统核心对象，所以有安全描述指针，用完了要 CloseHandle 关闭句柄，这些是内核对象的共同特征；
2、因为是核心对象，所以执行速度会比 Critical Sections 慢几乎100倍的时间（当然只是相比较而言）；
3、因为是核心对象，而且可以命名，所以可以跨进程使用；
4、Mutex 使用正确的情况下不会发生死锁；
5、在“等待”一个 Mutex 的时候，可以指定“结束等待”的时间长度；
6、可以检测到当前拥有互斥器所有权的线程是否已经退出！Wait……函数会返回：WAIT_ABANDONED
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②、Semaphores（信号量）

租车例子的比喻很恰当！

使用方法：
1、创建一个信号量：CreateSemaphore；
2、打开一个已经存在的信号量：OpenSemaphore；
3、获得信号量的一个占有权：WaitForSingleObject、WaitForMultipleObjects 等一类等待的函数……（可能造成阻塞）；
4、释放信号量的占有权：ReleaseSemaphore；
5、关闭信号量：CloseHandle；

HANDLE ghSemaphore = NULL;
UINT __cdecl ThreadProc(LPVOID lpParameter)
{
int startIdx = (int)lpParameter;
CString strOut;
while(TRUE) {

DWORD dwWaitResult = WaitForSingleObject(ghSemaphore, 0);
switch (dwWaitResult)
{
case WAIT_OBJECT_0:
strOut.Format(_T("Thread %d: wait succeeded !"), GetCurrentThreadId());
OutputDebugString(strOut);
ReleaseSemaphore(ghSemaphore, 1, NULL);

break;
case WAIT_TIMEOUT:
strOut.Format(_T("Thread %d: wait timed out !"), GetCurrentThreadId());
OutputDebugString(strOut);
break;
}
}
return 0;
}

void CThreadTestDlg::OnBnClickedBtn()
{
ghSemaphore = CreateSemaphore(NULL, 10, 10, NULL);
for (int idx = 1; idx <= 20; ++idx) {
AfxBeginThread(ThreadProc, (LPVOID)(idx*10));
}
}

void CThreadTestDlg::OnBnClickedPrintBtn()
{
CloseHandle(ghSemaphore);
}

※ 命名标准：Semaphores 可以跨进程使用，所以其名称对整个系统而言是全局的，所以命名不要过于普通，类似：Semaphore、Object 等。
最好想一些独一无二的名字等！

固有特点(优点+缺点)：
1、是一个系统核心对象，所以有安全描述指针，用完了要 CloseHandle 关闭句柄，这些是内核对象的共同特征；
2、因为是核心对象，所以执行速度稍慢（当然只是相比较而言）；
3、因为是核心对象，而且可以命名，所以可以跨进程使用；
4、Semaphore 使用正确的情况下不会发生死锁；
5、在“等待”一个 信号量 的时候，可以指定“结束等待”的时间长度；
6、非排他性的占有，跟 Critical Sections 和 Mutex 不同，这两种而言是排他性占有，
即：同一时间内只能有单一线程获得目标并拥有操作的权利，而 Semaphores 则不是这样，
同一时间内可以有多个线程获得目标并操作！

所以，这里面问大家一个问题，如果还是用信号量的方式去做之前向 CStringArray 中添加节点的同步可以吗？
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③、Event Objects（事件）

Event 方式是最具弹性的同步机制，因为他的状态完全由你去决定，不会像 Mutex 和 Semaphores 的状态会由类似：
WaitForSingleObject 一类的函数的调用而改变，所以你可以精确的告诉 Event 对象该做什么事？以及什么时候去做！

使用方法：
1、创建一个事件对象：CreateEvent；
2、打开一个已经存在的事件对象：OpenEvent；
3、获得事件的占有权：WaitForSingleObject 等函数（可能造成阻塞）；
4、释放事件的占有权（设置为激发（有信号）状态，以让其他等待中的线程苏醒）：SetEvent；
5、手动置为非激发（无信号）状态：ResetEvent
6、关闭事件对象句柄：CloseHandle；

固有特点(优点+缺点)：
1、是一个系统核心对象，所以有安全描述指针，用完了要 CloseHandle 关闭句柄，这些是内核对象的共同特征；
2、因为是核心对象，所以执行速度稍慢（当然只是相比较而言）；
3、因为是核心对象，而且可以命名，所以可以跨进程使用；
4、通常被用于 overlapped I/O 或被用来设计某些自定义的同步对象。

#include <windows.h>
#include <stdio.h>

#define THREADCOUNT 4

HANDLE ghGlobalWriteEvent;
HANDLE ghReadEvents[THREADCOUNT];

DWORD WINAPI ThreadProc(LPVOID);

void CreateEventsAndThreads(void)
{
HANDLE hThread;
DWORD i, dwThreadID;

// Create a manual-reset event object. The master thread sets
// this to nonsignaled when it writes to the shared buffer.

ghGlobalWriteEvent = CreateEvent(
NULL, // default security attributes
TRUE, // manual-reset event
TRUE, // initial state is signaled
TEXT("WriteEvent") // object name
);

if (ghGlobalWriteEvent == NULL)
{
printf("CreateEvent failed (%d)\n", GetLastError());
return;
}
else if ( GetLastError() == ERROR_ALREADY_EXISTS )
{
printf("Named event already exists.\n");
return;
}

// Create multiple threads and an auto-reset event object
// for each thread. Each thread sets its event object to
// signaled when it is not reading from the shared buffer.

for(i = 0; i < THREADCOUNT; i++)
{
// Create the auto-reset event
ghReadEvents[i] = CreateEvent(
NULL, // no security attributes
FALSE, // auto-reset event
TRUE, // initial state is signaled
NULL); // object not named

if (ghReadEvents[i] == NULL)
{
printf("CreateEvent failed (%d)\n", GetLastError());
return;
}

hThread = CreateThread(NULL,
0,
ThreadProc,
&ghReadEvents[i], // pass event handle
0,
&dwThreadID);

if (hThread == NULL)
{
printf("CreateThread failed (%d)\n", GetLastError());
return;
}
}
}

void WriteToBuffer(VOID)
{
DWORD dwWaitResult, i;

// Reset ghGlobalWriteEvent to nonsignaled, to block readers

if (! ResetEvent(ghGlobalWriteEvent) )
{
printf("ResetEvent failed (%d)\n", GetLastError());
return;
}

// Wait for all reading threads to finish reading

dwWaitResult = WaitForMultipleObjects(
THREADCOUNT, // number of handles in array
ghReadEvents, // array of read-event handles
TRUE, // wait until all are signaled
INFINITE); // indefinite wait

switch (dwWaitResult)
{
// All read-event objects were signaled
case WAIT_OBJECT_0:
// TODO: Write to the shared buffer
printf("Main thread writing to the shared buffer...\n");
break;

// An error occurred
default:
printf("Wait error: %d\n", GetLastError());
ExitProcess(0);
}

// Set ghGlobalWriteEvent to signaled

if (! SetEvent(ghGlobalWriteEvent) )
{
printf("SetEvent failed (%d)\n", GetLastError());
ExitProcess(0);
}

// Set all read events to signaled
for(i = 0; i < THREADCOUNT; i++)
if (! SetEvent(ghReadEvents[i]) )
{
printf("SetEvent failed (%d)\n", GetLastError());
return;
}
}

void CloseEvents()
{
int i;

for( i=0; i < THREADCOUNT; i++ )
CloseHandle(ghReadEvents[i]);

CloseHandle(ghGlobalWriteEvent);
}

void main()
{
int i;

// TODO: Create the shared buffer

// Create the events and THREADCOUNT threads to read from the buffer

CreateEventsAndThreads();

// Write to the buffer three times, just for test purposes

for(i=0; i < 3; i++)
WriteToBuffer();

// Close the events

CloseEvents();
}

DWORD WINAPI ThreadProc(LPVOID lpParam)
{
DWORD dwWaitResult;
HANDLE hEvents[2];

hEvents[0] = *(HANDLE*)lpParam; // thread's read event
hEvents[1] = ghGlobalWriteEvent; // global write event

dwWaitResult = WaitForMultipleObjects(
2, // number of handles in array
hEvents, // array of event handles
TRUE, // wait till all are signaled
INFINITE); // indefinite wait

switch (dwWaitResult)
{
// Both event objects were signaled
case WAIT_OBJECT_0:
// TODO: Read from the shared buffer
printf("Thread %d reading from buffer...\n",
GetCurrentThreadId());
break;

// An error occurred
default:
printf("Wait error: %d\n", GetLastError());
ExitThread(0);
}

// Set the read event to signaled

if (! SetEvent(hEvents[0]) )
{
printf("SetEvent failed (%d)\n", GetLastError());
ExitThread(0);
}

return 1;
}

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※※※ 小作业：
MFC中同样对 Mutex、Semaphores、Event 进行了封装，所以尝试使用 CMutex、CSemaphore、CEvent 等类进行线程间的同步将更为方便！
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