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一、【临界区】
每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区(Critical Section)(临界 资源是一次仅允许一个进程使用的共享资源)。每次只准许一个进程进入临界区, 进入后不允许其他进程进入。不论是硬件临界资源,还是软件临界资源,多个进程 必须互斥地对它进行访问。
多个进程中涉及到同一个临界资源的临界区称为相关临界区。
【进程进入临界区的调度原则】
如果有若干进程要求进入空闲的临界区,一次仅允许一个进程进入。
任何时候,处于临界区内的进程不可多于一个。如已有进程进入自己的临界区, 则其它所有试图进入临界区的进程必须等待。
进入临界区的进程要在有限时间内退出,以便其它进程能及时进入自己的临界区。
如果进程不能进入自己的临界区,则应让出CPU,避免进程出现“忙等”现象。
代码实现如下:
#include<Windows.h>
#include<iostream>
using namespace std;
CRITICAL_SECTION g_cs; // 临界区全局变量
char g_Str[100];
DWORD WINAPI ThreadFunc1(PVOID pParam)
{
EnterCriticalSection(&g_cs); //进入临界区
for (int i = 0; i < 100; i++)
{
g_Str[i] = 'Y'; //为数组赋值
Sleep(10);
}
LeaveCriticalSection(&g_cs);
return 0;
}
DWORD WINAPI ThreadFunc2(PVOID pParam)
{
EnterCriticalSection(&g_cs); //进入临界区
for (int i = 0; i < 100; i++)
{
g_Str[100 - i - 1] = 'I'; //为数组赋值
Sleep(10);
}
LeaveCriticalSection(&g_cs);
return 0;
}
int main()
{
//初始化临界区
InitializeCriticalSection(&g_cs);
HANDLE hTH1 = CreateThread(NULL, 0, ThreadFunc1, NULL, 0, NULL);
HANDLE hTH2 = CreateThread(NULL, 0, ThreadFunc2, NULL, 0, NULL);
HANDLE TH[2] = {
hTH1, hTH2 };
//等待所有内核对象,TRUE等待所有信号量有效再往下执行,FALSE当有其中一个信号量有效时有向下运行
WaitForMultipleObjects(2, TH, FALSE, INFINITE);
//删除临界区
DeleteCriticalSection(&g_cs);
printf(g_Str);
getchar();
return 0;
}
二、【事件】
事件的主要用途是标志事件的发生,并以此协调线程的执行顺序。
用来通知线程有一些事件已发生,从而启动后继续任务的开始。
事件对象也可以通过通知操作方式来保持线程的同步,并且可以实现不同进程中的线程同步操作。
实现代码如下:
//线程间通信--》事件 Event
#include<Windows.h>
#include<iostream>
using namespace std;
HANDLE evRead, evFinish;
DWORD WINAPI ReadThread(PVOID pParam)
{
// 当等待仍在挂起状态的时候,句柄被关闭
WaitForSingleObject(evRead, INFINITE);
cout << "Reading Event: " << endl;
return 0;
}
DWORD WINAPI WriteThread(PVOID pParam)
{
cout << "Writing Event: " << endl;
SetEvent(evRead);
return 0;
}
int main()
{
evRead = CreateEvent(NULL, FALSE, FALSE, NULL);
evFinish = CreateEvent(NULL, FALSE, FALSE, NULL);
CreateThread(NULL, 0, ReadThread, NULL, 0, NULL);
Sleep(1000);
CreateThread(NULL, 0, WriteThread, NULL, 0, NULL);
WaitForSingleObject(evFinish, INFINITE); //等待信号量
cout << "The Program is End,OK\n\n";
return 0;
}
三、【互斥量】
互斥量又称互斥锁。互斥量是一个可以处于两态之一的变量:解锁和加锁。
如果不需要信号量的计数能力,有时可以使用信号量的一个简化版本,称为互斥量
(mutex)。
互斥量仅仅适用于管理共享资源或一小段代码。
由于互斥量在实现时既容易又有效,这使得互斥量在实现用户空间线程包时非常有 用。
为协调共同对一个共享资源的单独访问而设计的。
实现代码如下:
#include<Windows.h>
#include<iostream>
#include<fstream>
#include<atltime.h> //CTIME 时间类头文件
using namespace std;
fstream fstrobj;
DWORD WINAPI ThreadFunc1(PVOID pParam)
{
HANDLE *phMutex = (HANDLE*)pParam;
for (int i = 1; i <= 1000000; i++)
{
WaitForSingleObject(*phMutex, INFINITE);
fstrobj << "ThreadFunc1:" << i << endl;
ReleaseMutex(*phMutex);
}
return 0;
}
DWORD WINAPI ThreadFunc2(PVOID pParam)
{
HANDLE *phMutex = (HANDLE*)pParam;
for (int i = 1; i <= 1000000; i++)
{
WaitForSingleObject(*phMutex, INFINITE);
fstrobj << "ThreadFunc2:" << i << endl;
ReleaseMutex(*phMutex);
}
return 0;
}
int main()
{
//获取初始当前时间
CTime timebg = CTime::GetCurrentTime();
int nHour = timebg.GetHour();
int nMin = timebg.GetMinute();
int nSec = timebg.GetSecond();
fstrobj.open("MutexDataFile.txt", ios::out);
if (!fstrobj.is_open())
{
cout << "文件打开失败!" << endl;
}
HANDLE hMutex = CreateMutex(NULL, FALSE, L"PrintMutexDataInfo IS:");
HANDLE TH1 = CreateThread(NULL, 0, ThreadFunc1, &hMutex, 0, NULL);
HANDLE TH2 = CreateThread(NULL, 0, ThreadFunc2, &hMutex, 0, NULL);
HANDLE hTH[2] = {
TH1, TH2 };
WaitForMultipleObjects(2, hTH, TRUE, INFINITE); // 等待互斥量对象
CloseHandle(hMutex);
fstrobj.close();
//获取结束当前时间
CTime timeed = CTime::GetCurrentTime();
int nHour2 = timeed.GetHour();
int nMin2 = timeed.GetMinute();
int nSec2 = timeed.GetSecond();
//时间差变量
CTimeSpan timeSpan;
timeSpan = timeed - timebg;
// 统计出执行200万次需要多长时间
cout << "共用时:" << timeSpan.GetHours() << "小时" << timeSpan.GetMinutes()
<< "分钟" << timeSpan.GetSeconds() << "秒" << endl;
return 0;
}
四、【信号量(Semaphores)】
(主要是实现同步,可以跨进程) 信号量是一个内核对象,可用来管理大量有限的系统资源
一个使用计数
32位整数,最大资源数量
32位整数,当前资源数量
信号量使用规则:
当前资源数量大于0,则等待信号量的线程获得资源继续运行,当前资源数量 减1
当前资源数量等于0,则等待信号量的线程继续等待,直到有线程释放信号量, 使当前资源数量大于0
创建信号量
HANDLE CreateSemaphore( PSECURITY_ATTRIBUTES psa,
LONG lInitialCount, // initial count
LONG lMaximumCount, PCTSTR pszName
);
为现有的一个已命名信号机对象创建一个新句柄。
HANDLE OpenSemaphore(
DWORD fdwAccess,
BOOL bInheritHandle, // inheritance option
PCTSTR pszName // object name );
SEMAPHORE_ALL_ACCESS 要求对信号量的完全访问;
SEMAPHORE_MODIFY_STATE 允许使用ReleaseSemaphore函数;
SYNCHRONIZE 允许使用信号量同步。
释放信号量
ReleaseSemaphore(
HANDLE hSem,
LONG lReleaseCount,
PLONG plPreviousCount
);
等待互斥量
DWORD WaitForSingleObject(
HANDLE hHandle,
DWORD dwMilliseconds
);
实现代码如下:
#include <Windows.h>
#include <stdio.h>
DWORD WINAPI ThreadFunc1(LPVOID lParam);
DWORD WINAPI ThreadFunc2(LPVOID lParam);
DWORD WINAPI ThreadFunc3(LPVOID lParam);
DWORD WINAPI ThreadFunc4(LPVOID lParam);
DWORD WINAPI ThreadFunc5(LPVOID lParam);
DWORD WINAPI ThreadFunc6(LPVOID lParam);
DWORD WINAPI ThreadFunc7(LPVOID lParam);
HANDLE hSM1;
HANDLE hSM2;
HANDLE hSM3;
HANDLE hSM4;
HANDLE hSM5;
HANDLE hSM6;
HANDLE hSM7;
HANDLE hTH1;
HANDLE hTH2;
HANDLE hTH3;
HANDLE hTH4;
HANDLE hTH5;
HANDLE hTH6;
HANDLE hTH7;
int main()
{
// 创建6个信号量
hSM1 = CreateSemaphore(NULL, 1, 1, "V");
hSM2 = CreateSemaphore(NULL, 0, 1, "i");
hSM3 = CreateSemaphore(NULL, 0, 1, "c");
hSM4 = CreateSemaphore(NULL, 0, 1, "o");
hSM5 = CreateSemaphore(NULL, 0, 1, "N");
hSM6 = CreateSemaphore(NULL, 0, 1, "B");
hSM7 = CreateSemaphore(NULL, 0, 1, " ");
// 创建6个线程
hTH1 = CreateThread(NULL, 0, ThreadFunc1, NULL, 0, NULL);
hTH2 = CreateThread(NULL, 0, ThreadFunc2, NULL, 0, NULL);
hTH3 = CreateThread(NULL, 0, ThreadFunc3, NULL, 0, NULL);
hTH4 = CreateThread(NULL, 0, ThreadFunc4, NULL, 0, NULL);
hTH5 = CreateThread(NULL, 0, ThreadFunc5, NULL, 0, NULL);
hTH6 = CreateThread(NULL, 0, ThreadFunc6, NULL, 0, NULL);
hTH7 = CreateThread(NULL, 0, ThreadFunc7, NULL, 0, NULL);
// 等待6个线程都执行完毕后
WaitForSingleObject(hTH1, INFINITE);
WaitForSingleObject(hTH2, INFINITE);
WaitForSingleObject(hTH3, INFINITE);
WaitForSingleObject(hTH4, INFINITE);
WaitForSingleObject(hTH5, INFINITE);
WaitForSingleObject(hTH6, INFINITE);
WaitForSingleObject(hTH7, INFINITE);
// 关闭句柄
CloseHandle(hTH1);
CloseHandle(hTH2);
CloseHandle(hTH3);
CloseHandle(hTH4);
CloseHandle(hTH5);
CloseHandle(hTH6);
CloseHandle(hTH7);
// 关闭信号量
CloseHandle(hSM1);
CloseHandle(hSM2);
CloseHandle(hSM3);
CloseHandle(hSM4);
CloseHandle(hSM5);
CloseHandle(hSM6);
CloseHandle(hSM7);
printf("\n\n\n");
return 0;
}
DWORD WINAPI ThreadFunc1(LPVOID lParam)
{
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
DWORD dwWait = WaitForSingleObject(hSM1, INFINITE);
printf("V");
ReleaseSemaphore(hSM2, 1, NULL);
}
return 0;
}
DWORD WINAPI ThreadFunc2(LPVOID lParam)
{
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
DWORD dwWait = WaitForSingleObject(hSM2, INFINITE);
printf("i");
ReleaseSemaphore(hSM3, 1, NULL);
}
return 0;
}
DWORD WINAPI ThreadFunc3(LPVOID lParam)
{
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
DWORD dwWait = WaitForSingleObject(hSM3, INFINITE);
printf("c");
ReleaseSemaphore(hSM4, 1, NULL);
}
return 0;
}
DWORD WINAPI ThreadFunc4(LPVOID lParam)
{
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
DWORD dwWait = WaitForSingleObject(hSM4, INFINITE);
printf("o");
ReleaseSemaphore(hSM5, 1, NULL);
}
return 0;
}
DWORD WINAPI ThreadFunc5(LPVOID lParam)
{
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
DWORD dwWait = WaitForSingleObject(hSM5, INFINITE);
printf("N");
ReleaseSemaphore(hSM6, 1, NULL);
}
return 0;
}
DWORD WINAPI ThreadFunc6(LPVOID lParam)
{
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
DWORD dwWait = WaitForSingleObject(hSM6, INFINITE);
printf("B");
ReleaseSemaphore(hSM7, 1, NULL);
}
return 0;
}
DWORD WINAPI ThreadFunc7(LPVOID lParam)
{
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
DWORD dwWait = WaitForSingleObject(hSM7, INFINITE);
printf(" ");
ReleaseSemaphore(hSM1, 1, NULL);
}
return 0;
}
小结
临界区:主要通过对多线程串行化来访问公共资源或一段代码,速度快,适合控制数据访问场合;
互斥量:为协议共同对一个共享资源数据的单独访问而设计的;
信号量:为控制一个具有有限数量用户资源而设计;
事件:用来通知线程有一些事件即将发生,从而启动后继任何的开始。
发布者:全栈程序员-用户IM,转载请注明出处:https://javaforall.cn/170946.html原文链接:https://javaforall.cn
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