2024-07-12
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多线程环境下,当多个线程同时访问或者修改同一个数据时,最终结果为线程执行的时许。
如果没有同步机制,会发生竞态条件,可能导致数据不准确,或者程序发生异常等。
- #include <iostream>
- #include <windows.h>
-
- DWORD g_Num = 0;
-
- DWORD WINAPI WorkThread(LPVOID lp)
- {
- for (size_t i = 0; i < 10000000; i++)
- {
- //g_Num++;
- __asm LOCK INC [g_Num]
- }
- return 0;
- }
-
- int main()
- {
- HANDLE hThread[2] = { 0 };
- hThread[0] = CreateThread(NULL, 0, WorkThread, NULL, 0, NULL);
- hThread[1] = CreateThread(NULL, 0, WorkThread, NULL, 0, NULL);
- WaitForMultipleObjects(2, hThread, TRUE, -1);
- std::cout << g_Num << std::endl;
-
- return 0;
- }
- #include <iostream>
- #include <windows.h>
-
- DWORD g_Num = 0;
- CRITICAL_SECTION cs = { 0 };
-
- DWORD WINAPI WorkThread(LPVOID lp)
- {
- for (size_t i = 0; i < 1000000; i++)
- {
- // 进入临界区
- EnterCriticalSection(&cs);
-
- // TODO
- g_Num++;
-
- // 退出临界区
- LeaveCriticalSection(&cs);
- }
- return 0;
- }
-
- int main()
- {
-
- HANDLE hThread[2] = { 0 };
- // 初始临界区
- InitializeCriticalSection(&cs);
-
- hThread[0] = CreateThread(NULL, 0, WorkThread, NULL, 0, NULL);
- hThread[1] = CreateThread(NULL, 0, WorkThread, NULL, 0, NULL);
-
- WaitForMultipleObjects(2, hThread, TRUE, -1);
-
- std::cout << g_Num << std::endl;
-
- // 清理临界区
- DeleteCriticalSection(&cs);
-
- return 0;
- }
互斥体(Mutex),用于防止多个线程同时访问或修改共享资源。
同一时刻下只有一个线程可以拥有互斥体的所有权,如果一个线程拥有了互斥体的所有权,则其他请求该互斥体的线程将会被阻塞,直到互斥体权限释放。
创建互斥体 - CreateMutex
请求互斥体 - WaitForSingleObject
释放互斥体 - ReleaseMutex
- #include <iostream>
- #include <windows.h>
-
- HANDLE hMutex = 0;
- DWORD g_Num = 0;
-
- DWORD WINAPI WorkThread(LPVOID lp)
- {
- for (size_t i = 0; i < 100000; i++)
- {
- WaitForSingleObject(hMutex, INFINITE);
- g_Num++;
- ReleaseMutex(hMutex);
- }
-
- return 0;
- }
-
- int main()
- {
- hMutex = CreateMutex(NULL, FALSE, NULL);
-
- HANDLE hThread1 = CreateThread(NULL, 0, WorkThread, NULL, 0, NULL);
- HANDLE hThread2 = CreateThread(NULL, 0, WorkThread, NULL, 0, NULL);
-
- WaitForSingleObject(hThread1, INFINITE);
- WaitForSingleObject(hThread2, INFINITE);
-
- CloseHandle(hThread1);
- CloseHandle(hThread2);
- CloseHandle(hMutex);
-
- std::cout << g_Num << std::endl;
-
- return 0;
- }
临界区
共享资源的线程同步机制,临界区在同一进程的线程之间提供了互斥访问。
每个线程在访问共享资源之前必须先能够进入临界区,在访问结束后离开临界区,完成线程同步。
互斥体
线程同步机制,用来限制多个线程同时访问共享资源。
- #include <iostream>
- #include <Windows.h>
-
- int main()
- {
- HANDLE hMutex = CreateMutex(NULL, FALSE, L"0xCC_Mutex");
- if (hMutex == NULL) return 0;
- if (GetLastError() == ERROR_ALREADY_EXISTS)
- {
- MessageBox(NULL, L"禁止多开", L"错误", MB_OKCANCEL);
- return 0;
- }
- std::cout << "Game Start..." << std::endl;
- system("pause");
- CloseHandle(hMutex);
- return 0;
- }
性能
临界区在同一进程的线程中比互斥体更快。
功能
互斥体可以跨进程同步,但临界区只能够在同一个进程下的线程之间进行同步。
所有权
互斥体有严格的所有权要求,只有拥有互斥体权限的线程才能够释放它。
- #include <iostream>
- #include <Windows.h>
-
- CRITICAL_SECTION CriticalSection = { 0 };
-
- DWORD WINAPI WorkThread(LPVOID lp)
- {
- EnterCriticalSection(&CriticalSection);
-
- printf("TID -> %d rn", GetCurrentThreadId());
- Sleep(5000);
-
- LeaveCriticalSection(&CriticalSection);
-
- return 0;
- }
-
- int main()
- {
- InitializeCriticalSection(&CriticalSection);
-
- HANDLE hThread1 = CreateThread(NULL, 0, WorkThread, NULL, 0, NULL);
- Sleep(1000);
- TerminateThread(hThread1, 1);
-
- HANDLE hThread2 = CreateThread(NULL, 0, WorkThread, NULL, 0, NULL);
- WaitForSingleObject(hThread2, INFINITE);
-
- DeleteCriticalSection(&CriticalSection);
-
- return 0;
- }
- #include <iostream>
- #include <Windows.h>
-
- HANDLE hMutex = NULL;
-
- DWORD WINAPI WorkThread1(LPVOID lp)
- {
- WaitForSingleObject(hMutex, INFINITE);
- printf("TID -> %d rn", GetCurrentThreadId());
- Sleep(5000);
- TerminateThread(GetCurrentThread(), -1);
-
- //todo
- return 0;
- }
-
- DWORD WINAPI WorkThread2(LPVOID lp)
- {
- printf("Wait For Thread1 Leavern");
- WaitForSingleObject(hMutex, INFINITE);
- printf("TID -> %d rn", GetCurrentThreadId());
- ReleaseMutex(hMutex);
- return 0;
- }
-
-
- int main()
- {
- hMutex = CreateMutex(NULL, FALSE, NULL);
-
- HANDLE hThread1 = CreateThread(NULL, 0, WorkThread1, NULL, 0, NULL);
- Sleep(1000);
-
- HANDLE hThread2 = CreateThread(NULL, 0, WorkThread2, NULL, 0, NULL);
- WaitForSingleObject(hThread2, INFINITE);
-
- CloseHandle(hMutex);
- CloseHandle(hThread1);
- CloseHandle(hThread2);
-
- return 0;
- }
信号量是一种同步对象,用于控制多个线程对共享资源的访问。它是一个计数器,用来表示可用资源的数量。当信号量的值大于0,它表示有资源可用;当值为0,表示没有可用资源。
等待:试图减少信号量的值。如果信号量的值大于0,减1并继续执行。如果信号量的值为0,则线程阻塞,直到信号量的值变为大于0。
释放:增加信号量的值。如果有其他线程因等待这个信号量而阻塞,它们中的一个将被唤醒。
创建信号量
在 Windows 系统中,使用 CreateSemaphore
或 CreateSemaphoreEx
函数创建信号量。
等待(Wait)和释放(Release)信号量
等待信号量通常使用 WaitForSingleObject
或 WaitForMultipleObjects
函数。
释放信号量使用 ReleaseSemaphore
函数。
- #include <iostream>
- #include <Windows.h>
-
- #define MAX_COUNT_SEMAPHORE 3
-
-
- HANDLE g_SemapHore = NULL;
- HANDLE g_hThreadArr[10] = { 0 };
-
- DWORD WINAPI WorkThread(LPVOID lp)
- {
- WaitForSingleObject(g_SemapHore, INFINITE);
-
- for (size_t i = 0; i < 10; i++)
- {
- std::cout << "COUNT -> " << (int)lp << std::endl;
- Sleep(500);
- }
-
- ReleaseSemaphore(g_SemapHore, 1, NULL);
-
- return 0;
- }
-
- int main()
- {
- g_SemapHore = CreateSemaphore(
- NULL, //安全属性
- MAX_COUNT_SEMAPHORE, //初始计数
- MAX_COUNT_SEMAPHORE, //最大计数
- NULL //信号名称
- );
-
- if (g_SemapHore == NULL)
- {
- std::cout << GetLastError() << std::endl;
- return 1;
- }
-
- for (size_t i = 0; i < 10; i++)
- {
- g_hThreadArr[i] = CreateThread(
- NULL,
- 0,
- WorkThread,
- (LPVOID)i,
- 0,
- NULL
- );
- }
-
- WaitForMultipleObjects(10, g_hThreadArr, TRUE, INFINITE);
-
- //closehandle
-
- return 0;
- }
在Windows编程中,事件是一种同步机制,用于在多个线程之间发送信号。事件对象可以是手动重置或自动重置。
手动重置事件(Manual Reset Event):当事件被设置(signaled)后,它将保持这个状态直到显式地被重置。这意味着多个等待该事件的线程都可以在事件被重置之前被唤醒。
自动重置事件(Auto Reset Event):当事件被一个等待的线程接收(signaled)后,系统会自动将事件状态重置为非信号状态(non-signaled)。这意味着每次只允许一个线程被唤醒。
创建事件
使用Windows API函数CreateEvent
可以创建一个事件对象
lpEventAttributes
:指向安全属性的指针,如果设置为NULL
,则使用默认安全性。
bManualReset
:如果为TRUE
,则创建一个手动重置事件,否则创建自动重置事件。
bInitialState
:如果为TRUE
,则初始状态为信号状态;如果为FALSE
,则为非信号状态。
lpName
:事件的名称。
设置事件(将事件状态设置为信号状态)使用SetEvent
函数
重置事件(将事件状态设置为非信号状态)使用ResetEvent
函数
等待事件 等待一个事件对象变为信号状态使用WaitForSingleObject
函数
- #include <iostream>
- #include <Windows.h>
-
- DWORD WINAPI WorkThread(LPVOID lp)
- {
- HANDLE hEvent = *(HANDLE*)lp;
- std::cout << "Thread - " << GetCurrentThreadId() << " Waiting For Event" << std::endl;
- WaitForSingleObject(hEvent, INFINITE);
- std::cout << "Thread - " << GetCurrentThreadId() << " actived" << std::endl;
- return 0;
- }
-
- int main()
- {
- HANDLE hThreads[3] = { 0 };
- HANDLE hEvent = NULL;
-
- hEvent = CreateEvent(NULL, TRUE, FALSE, NULL);
- if (hEvent == NULL) return 0;
-
- for (size_t i = 0; i < 3; i++)
- {
- hThreads[i] = CreateThread(NULL, 0, WorkThread, &hEvent, 0, NULL);
- }
-
- Sleep(2000);
- SetEvent(hEvent);
-
- WaitForMultipleObjects(3, hThreads, TRUE, INFINITE);
-
- CloseHandle(hEvent);
-
- return 0;
- }