Обмен технологиями

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

• Публичное видео->Нажмите ссылку, чтобы перейти к общедоступному курсу.
• Домашняя страница блога->Нажмите ссылку, чтобы перейти на главную страницу блога.

Оглавление

состояние гонки

КритическийРаздел

Мьютекс

Критическая секция и мьютекс

Семафор

Событие

---

состояние гонки

• В многопоточной среде, когда несколько потоков одновременно обращаются к одним и тем же данным или изменяют их, конечным результатом является время выполнения потока.

• Если механизм синхронизации отсутствует, возникнут состояния гонки, что может привести к неточным данным или программным исключениям.

#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;
}

КритическийРаздел

#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;
}

Мьютекс

• Мьютекс (Mutex) используется для предотвращения одновременного доступа нескольких потоков к общим ресурсам или их изменения.

• Одновременно только один поток может владеть мьютексом. Если один поток становится владельцем мьютекса, другие потоки, запрашивающие мьютекс, будут заблокированы до тех пор, пока не будет освобождено разрешение мьютекса.

• Создать мьютекс — CreateMutex

• Запросить мьютекс — WaitForSingleObject

• Освободить мьютекс — 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;
}

Критическая секция и мьютекс

• критическая секция

  • Механизм синхронизации потоков для общих ресурсов, критические секции обеспечивают взаимоисключающий доступ между потоками одного и того же процесса.

  • Каждый поток должен иметь возможность войти в критический раздел перед доступом к общим ресурсам и покинуть критический раздел после завершения доступа для завершения синхронизации потоков.

• мьютекс

  • Механизм синхронизации потоков используется для ограничения одновременного доступа нескольких потоков к общим ресурсам.

  • Мьютексы могут синхронизировать процессы или потоки, а также синхронизировать их между процессами.

  • #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;
    }
    

• производительность

  • Критические секции работают быстрее, чем мьютексы внутри потоков одного и того же процесса.

• Функция

  • Мьютексы можно синхронизировать между процессами, но критические секции можно синхронизировать только между потоками одного и того же процесса.

• владение

  • Мьютексы имеют строгие требования к владению, и только потоки с разрешениями на мьютексы могут освободить их.

• тупик
  • Когда поток неожиданно завершает работу во время удержания блокировки (исключение)
  • Если поток неожиданно завершается, удерживая блокировку критической секции, блокировка не будет снята, в результате чего другие потоки, ожидающие критической секции, не смогут нормально выполняться, что приведет к взаимоблокировке.

  • #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;
    }
    

  • Если поток неожиданно завершается, удерживая блокировку мьютекса, Windows автоматически освобождает его владение, чтобы другие потоки могли продолжать нормальное выполнение.

  • #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;
    }
    

Семафор

• Семафор — это объект синхронизации, используемый для управления доступом к общим ресурсам несколькими потоками. Это счетчик, который отображает количество доступных ресурсов. Когда значение семафора больше 0, это указывает на то, что ресурсы доступны; когда значение равно 0, это указывает на отсутствие доступных ресурсов.

  • ждать : пытается уменьшить значение семафора. Если значение семафора больше 0, уменьшите его на 1 и продолжите выполнение. Если значение семафора равно 0, поток блокируется до тех пор, пока значение семафора не станет больше 0.

  • освобожден : Увеличение значения семафора. Если есть другие потоки, заблокированные в ожидании этого семафора, один из них будет разбужен.

• Создать семафор

  • В системах Windows используйте CreateSemaphore илиCreateSemaphoreEx Функция создает семафор.

• Подождите (Wait) и отпустите (Release) семафор

  • Ожидание семафора обычно выполняется с помощью WaitForSingleObject илиWaitForMultipleObjects функция.

  • Освободить использование семафора ReleaseSemaphore функция.

#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;
}

Событие

• В программировании Windows события — это механизм синхронизации, используемый для отправки сигналов между несколькими потоками.Объект события может бытьручной сбросилиавтоматический сброс。

  • Событие ручного сброса: когда событие установлено (сигнализировано), оно останется в этом состоянии до тех пор, пока не будет явно сброшено. Это означает, что несколько потоков, ожидающих события, могут быть пробуждены до того, как событие будет сброшено.

  • Событие автоматического сброса: когда событие получено (сигнализировано) ожидающим потоком, система автоматически сбрасывает состояние события на несигнализированное (несигнализированное). Это означает, что одновременно может быть пробуждён только один поток.

• Создать событие

  • Использование функций Windows APICreateEventОбъект события может быть создан

  • lpEventAttributes: Указатель на атрибут безопасности, если установлено значениеNULL, используется безопасность по умолчанию.

  • bManualReset: еслиTRUE, то создается событие ручного сброса, в противном случае создается событие автоматического сброса.

  • bInitialState: еслиTRUE, то начальное состояние является состоянием сигнала, если;FALSE, это несигнальное состояние.

  • lpName: Название события.

• Чтобы установить событие (установить состояние события в состояние сигнала), используйтеSetEventфункция

• Чтобы сбросить событие (установить состояние события в несигнальное состояние), используйтеResetEventфункция

• Подождите, пока событие дождется, пока объект события перейдет в состояние сигнала.WaitForSingleObjectфункция

#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;
}