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WIN32 API雖然提供了CreateThead和ExitThread方法，但是在C++中，永遠(yuǎn)不應(yīng)該使用這兩個(gè)方法創(chuàng)建或結(jié)束線程。而應(yīng)該使用VC++提供的_beginthread、_beginthreadex方法，相應(yīng)的結(jié)束線程方法_endthread、_endthreadex。后者除了在內(nèi)部調(diào)用CreateThread或ExitThread方法外，還負(fù)責(zé)CRT的初始化或銷(xiāo)毀。雖然有直接結(jié)束線程的方法，但在C++最好通過(guò)線程方法正常返回來(lái)結(jié)束線程。直接結(jié)束線程時(shí)C++對(duì)象的析構(gòu)函數(shù)不會(huì)被調(diào)用。
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#include "stdafx.h"
using namespace std;
class Obj
{
public:
Obj() { cout <<"Obj() called" < ~Obj() { cout <<"~Obj() called" < }; unsigned int WINAPI ThreadFunc(void* pvParam){ cout < Obj obj; _endthreadex(2); return 1; } int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]) { unsigned int threadId; char *param = "param"; HANDLE thread = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, ThreadFunc, param, 0, &threadId); Sleep(100); DWORD exitCode; GetExitCodeThread(thread, &exitCode); cout <<"ExitCode:" < system("pause"); return 0; } 這段代碼的輸出為： param Obj() called ExitCode:2 請(qǐng)按任意鍵繼續(xù). . . _beginthreadex的第一個(gè)參數(shù)為SECURITY_ATTRIBUTES結(jié)構(gòu)指針，可以指定NULL使用默認(rèn)的安全配置。第二參數(shù)為cbStackSize，線程棧大小；設(shè)置為0使用默認(rèn)值，可以通過(guò)鏈接參數(shù)/STACK:[reserve][,commit]控制。第三個(gè)參數(shù)為線程入口方法地址，方法簽名如ThreadFunc所示。第四個(gè)三處為傳遞給入口方法的參數(shù)（值傳遞），具體意義由程序自己解釋。最后一個(gè)參數(shù)是返回的線程ID。返回值為新創(chuàng)建線程的句柄。__endthreadex方法唯一的參數(shù)指定線程的ExitCode。可以通過(guò)GetExitCodeThread方法獲得線程退出碼。 InterLocked系列原子方法 InterLocked系列方法可視為原子的。完成其功能時(shí)，保證其他線程不會(huì)訪問(wèn)同一個(gè)資源。例如最簡(jiǎn)單的InterLockedIncrement方法原子自增一個(gè)共享變量。 long g_sum(0); unsigned int WINAPI ThreadFunc(void* pvParam){ for(int i = 0; i <100000; ++i) { InterlockedIncrement(&g_sum); } return 0; } int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]) { unsigned int threadId; HANDLE thread1 = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, ThreadFunc, NULL, 0, &threadId); HANDLE thread2 = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, ThreadFunc, NULL, 0, &threadId); Sleep(1000); cout <<"Sum:" < system("pause"); return 0; } 其他方法包括： InterlockedIncrement64：自增一個(gè)64位整數(shù)。 InterlockedExchangeAdd、InterlockedExchangeAdd64：加和兩個(gè)數(shù)并賦值給第一個(gè)值。 InterlockedCompareExchange：比較并交換一個(gè)數(shù)。 還有很多InterLocked方法，具體參考MSDN文檔。 CriticalSection 通過(guò)EnterCriticalSection和LeaveCriticalSection方法，可以控制同步一段代碼的訪問(wèn)。使用前需要使用InitializeCriticalSection初始化CRITICAL_SECTION。使用方法也很簡(jiǎn)單。 CRITICAL_SECTION g_cs; long g_sum(0); unsigned int WINAPI ThreadFunc(void* pvParam){ for(int i = 0; i <100000; ++i) { EnterCriticalSection(&g_cs); g_sum += 2; LeaveCriticalSection(&g_cs); } return 0; } int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]) { InitializeCriticalSection(&g_cs); unsigned int threadId; HANDLE thread1 = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, ThreadFunc, NULL, 0, &threadId); HANDLE thread2 = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, ThreadFunc, NULL, 0, &threadId); Sleep(1000); cout <<"Sum:" < DeleteCriticalSection(&g_cs); system("pause"); return 0; } 這里有一個(gè)問(wèn)題是，如果同步的代碼塊不是簡(jiǎn)單g_sum += 2，而是可能拋出異常的復(fù)雜代碼。就需要確保LeaveCriticalSection一定被調(diào)用。不再使用后使用DeleteCriticalSection方法刪除之。 class CSManager { public: CSManager(CRITICAL_SECTION *cs) : m_cs(cs) { EnterCriticalSection(m_cs); } ~CSManager() { LeaveCriticalSection(m_cs); } private: CRITICAL_SECTION *m_cs; }; //... for(int i = 0; i <100000; ++i) { CSManager CSMgr(&g_cs); g_sum += 2; } //... CSManager在構(gòu)造函數(shù)中調(diào)用EnterCriticalSection，析構(gòu)函數(shù)中調(diào)用LeaveCriticalSection。保證在代碼塊結(jié)束時(shí)調(diào)用Leave方法。 另外除了使用阻塞的Enter方法，還有一個(gè)TryEnterCriticalSection，該方法嘗試進(jìn)去CriticalSetion，如果失敗，不會(huì)阻塞，而是立即返回FALSE。 SRWLOCK SRWLOCK具有和CriticalSection類(lèi)似的功能。另外還具有讀寫(xiě)鎖分離的分離的功能?？梢允褂肁cquireSRWLockShared獲取共享的讀鎖。使用AcquireSRWLockExclusive獲取獨(dú)占的寫(xiě)鎖。使用對(duì)應(yīng)的ReleaseSRWLockShared/Exclusive方法施放鎖。同樣地，使用前需要使用InitializeSRWLock初始化。 SRWLOCK g_lock; long g_sum(0); unsigned int WINAPI ReadThreadFunc(void* pvParam){ for(int i = 0; i <10; ++i) { AcquireSRWLockShared(&g_lock); cout < ReleaseSRWLockShared(&g_lock); Sleep(1); } return 0; } unsigned int WINAPI WriteThreadFunc(void* pvParam){ for(int i = 0; i <100000; ++i) { AcquireSRWLockExclusive(&g_lock); g_sum += 2; ReleaseSRWLockExclusive(&g_lock); } return 0; } int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]) { InitializeSRWLock(&g_lock); unsigned int threadId; HANDLE thread1 = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, ReadThreadFunc, NULL, 0, &threadId); HANDLE thread2 = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, ReadThreadFunc, NULL, 0, &threadId); HANDLE thread3 = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, WriteThreadFunc, NULL, 0, &threadId); Sleep(1000); cout <<"Sum:" < system("pause"); return 0; } SRWLOCK不具備類(lèi)似于TryEnterCriticalSection的非阻塞方法。大多數(shù)情況下，SRWLOCK比CRITICAL_SECTION有更好的性能。 Condition Variable 為實(shí)現(xiàn)近點(diǎn)的生產(chǎn)者消費(fèi)者問(wèn)題。我們可以使用兩個(gè)CONDITION_VARIABLE：g_full，g_empty來(lái)實(shí)現(xiàn)。在緩沖區(qū)滿(mǎn)的時(shí)候，生產(chǎn)者線程調(diào)用SleepConditionVariableSRW(&g_full, &g_lock, INFINITE, 0)施放獲得的鎖并等待g_full。緩沖區(qū)空的時(shí)候，消費(fèi)者可以調(diào)用leepConditionVariableSRW(&g_empty, &g_lock, INFINITE, 0)施放獲得的鎖并等待g_empty。掉進(jìn)滿(mǎn)足后，可是使用WakeAllConditionVariable喚醒所有等待的線程或者使用WakeConditionVariable喚醒一個(gè)等待的線程。 和Condition Variable配置使用的可以使CrticalSection也可以使SRWLock。 BOOL SleepConditionVariableCS( PCONDITION_VARIABLE pConditionVariable, PCRITICAL_SECTION pCriticalSection, DWORD dwMilliseconds); BOOL SleepConditionVariableSRW( PCONDITION_VARIABLE pConditionVariable, PSRWLOCK pSRWLock, DWORD dwMilliseconds, ULONG Flags); 參數(shù)dwMilliseconds指定等待超時(shí)的時(shí)間，如果超時(shí)方法返回FASLE；INFINITE指定等待不超時(shí)。參數(shù)Flags指定被喚醒時(shí)嘗試獲得的鎖的類(lèi)型。CONDITION_VARIABLE_LOCKMODE_ SHARED指定獲得共享鎖或者0指定獲得獨(dú)占鎖。 const int MAX_SIZE = 10; CONDITION_VARIABLE g_full; CONDITION_VARIABLE g_empty; SRWLOCK g_lock; list unsigned int WINAPI ProduceThreadFunc(void* pvParam) { int i(0); while(true) { Sleep(rand() % 100); AcquireSRWLockExclusive(&g_lock); if (products.size() >= MAX_SIZE) { SleepConditionVariableSRW(&g_full, &g_lock, INFINITE, 0); } else { cout <<"Produce Product:" < products.push_back(Product(i++)); } WakeAllConditionVariable(&g_empty); ReleaseSRWLockExclusive(&g_lock); } return 0; } unsigned int WINAPI ConsumeThreadFunc(void* pvParam) { while(true) { Sleep(rand() % 100); AcquireSRWLockExclusive(&g_lock); if(products.size() == 0) { SleepConditionVariableSRW(&g_empty, &g_lock, INFINITE, 0); } else { Product p = products.front(); products.pop_front(); cout <<"Consume Product:" < } WakeAllConditionVariable(&g_full); ReleaseSRWLockExclusive(&g_lock); } return 0; } int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]) { srand((unsigned)time(NULL)); InitializeSRWLock(&g_lock); unsigned int threadId; HANDLE thread1 = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, ProduceThreadFunc, NULL, 0, &threadId); HANDLE thread2 = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, ConsumeThreadFunc, NULL, 0, &threadId); HANDLE thread3 = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, ConsumeThreadFunc, NULL, 0, &threadId); WaitForSingleObject(thread1, INFINITE); WaitForSingleObject(thread2, INFINITE); WaitForSingleObject(thread3, INFINITE); system("pause"); return 0; } 內(nèi)核態(tài)線程同步方法 除了上面介紹的用戶(hù)態(tài)的線程同步方法。本文繼續(xù)通過(guò)幾個(gè)簡(jiǎn)單例子演示內(nèi)核態(tài)的線程同步方法的使用。內(nèi)核態(tài)線程同步方法在性能上肯定比用戶(hù)態(tài)同步方法要差很多。但可以在多個(gè)進(jìn)程間共享。 創(chuàng)建所有的內(nèi)核態(tài)同步對(duì)象都范圍一個(gè)內(nèi)核對(duì)象句柄HANDLE。通過(guò)WaitForSingleObject或者WaitForMultipleObjects等待內(nèi)核同步對(duì)象轉(zhuǎn)換為已傳信狀態(tài)（signaled）。如果等待的是線程或者進(jìn)程對(duì)象，那么對(duì)應(yīng)線程或進(jìn)程結(jié)束后即轉(zhuǎn)換為已傳信狀態(tài)。同時(shí)還可以指定一個(gè)超時(shí)時(shí)間。WaitForSingleObject包括WAIT_OBJECT_0，WAIT_TIMEOUT和WAIT_FAILED。不再使用后調(diào)用CloseHandle釋放引用。 DWORD dw = WaitForSingleObject(hProcess, 5000); switch (dw) { case WAIT_OBJECT_0: // The process terminated. break; case WAIT_TIMEOUT: // The process did not terminate within 5000 milliseconds. break; case WAIT_FAILED: // Bad call to function (invalid handle?) break; } WaitForMultipleObjects如果指定參數(shù)bWaitAll為T(mén)RUE，則等待所有對(duì)象都轉(zhuǎn)換為已傳信狀態(tài)后才返回，如果為指定bWaitAll為FALSE，則任意對(duì)象轉(zhuǎn)換為已傳信狀態(tài)即返回?？梢酝ㄟ^(guò)以下方法來(lái)判斷是那個(gè)內(nèi)核同步對(duì)象。 h[0] = hProcess1; h[1] = hProcess2; h[2] = hProcess3; DWORD dw = WaitForMultipleObjects(3, h, FALSE, 5000); switch (dw) { case WAIT_FAILED: // Bad call to function (invalid handle?) break; case WAIT_TIMEOUT: // None of the objects became signaled within 5000 milliseconds. break; case WAIT_OBJECT_0 + 0: // The process identified by h[0] (hProcess1) terminated. break; case WAIT_OBJECT_0 + 1: // The process identified by h[1] (hProcess2) terminated. break; case WAIT_OBJECT_0 + 2: // The process identified by h[2] (hProcess3) terminated. break; } Event Event語(yǔ)義上可以理解為一個(gè)事件是否發(fā)生。SetEvent方法設(shè)置Event為Signaled狀態(tài)。Event有兩種類(lèi)型。第一種是自動(dòng)重置的事件，調(diào)用SetEvent方法后，喚醒一個(gè)等待的線程后即自動(dòng)轉(zhuǎn)換為未傳信狀態(tài)。第二種是手動(dòng)重置事件，調(diào)用SetEvent方法后，需要調(diào)用ResetEvent方法設(shè)置事件為未傳信狀態(tài)。PulseEvent相當(dāng)于調(diào)用SetEvent后立即調(diào)用ResetEvent。對(duì)于手動(dòng)重置時(shí)間，PulseEvent會(huì)喚醒所有等待的線程。而對(duì)于自動(dòng)重置的事件PulseEvent只會(huì)喚醒一個(gè)等待的線程。 HANDLE g_taskEvent; unsigned int WINAPI ComputationTask(void* pvParam) { WaitForSingleObject(g_taskEvent, INFINITE); for(int i = 0; i <10; ++i) { cout <<"comput " < } return 0; } int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]) { g_taskEvent = CreateEvent(NULL, FALSE, FALSE, NULL); unsigned int threadId; HANDLE thread1 = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, ComputationTask, NULL, 0, &threadId); system("pause"); SetEvent(g_taskEvent); ResetEvent(g_taskEvent); WaitForSingleObject(thread1, INFINITE); system("pause"); return 0; } 上面是一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，ComputationTask線程等待用戶(hù)輸入后才開(kāi)始計(jì)算任務(wù)。 Semaphore Semaphore維護(hù)一個(gè)資源計(jì)數(shù)count和一個(gè)最大計(jì)數(shù)maxCount。 當(dāng)count大于0時(shí)，semaphore處于已傳信狀態(tài)。 當(dāng)count等于0是，semaphore處于未傳信狀態(tài)。 通過(guò)ReleaseSemaphore增加count計(jì)數(shù)，WaitForSingleObject減少cout計(jì)數(shù)。count不會(huì)小于0，也不能大于maxCount。 例如，可以使用semaphore控制能夠同時(shí)處理的最大任務(wù)線程數(shù)。當(dāng)有超過(guò)最大數(shù)的更多任務(wù)線程開(kāi)啟時(shí)只能等待其他任務(wù)完成并調(diào)用ReleaseSemaphore方法施放資源引用計(jì)數(shù)。 HANDLE g_semaphore; unsigned int WINAPI RequstProcesor(void* pvParam) { WaitForSingleObject(g_semaphore, INFINITE); cout <<"Start process request " < Sleep(1000); ReleaseSemaphore(g_semaphore, 1, NULL); return 0; } int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]) { g_semaphore = CreateSemaphore(NULL, 2, 2, NULL); HANDLE threads[10]; for(int i = 0; i <10; i++) { threads[i] = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, RequstProcesor, NULL, 0, NULL); } WaitForMultipleObjects(10, threads, TRUE, INFINITE); system("pause"); return 0; } 上面的代碼，啟動(dòng)了10個(gè)線程，但只能有2個(gè)現(xiàn)場(chǎng)可以同時(shí)執(zhí)行，更多的線程只能等待。 Mutex mutex的功能和CriticalSection功能很相似。都是控制一段臨界代碼的互斥訪問(wèn)。通過(guò)WaitForSingleObject等待mutex。ReleaseMutex釋放mutex。 mutex維護(hù)一個(gè)threadId和一個(gè)使用計(jì)數(shù)count。如果CreateMutex的參數(shù)bInitialOwner為T(mén)RUE，這threadId為調(diào)用線程，cout為1。否則都初始為0。 如果threadId為0，mutex沒(méi)有被任何線程使用，處于已傳信狀態(tài)。如果threadId不為0，mutex處于未傳信狀態(tài)。mutex和其他內(nèi)核同步對(duì)象一個(gè)不同的特殊地方在于。即時(shí)mutex處于未傳信狀態(tài)。如果調(diào)用WaitForSingleObject的線程是mutex的threadId對(duì)應(yīng)的線程，WaitForSingleObject不會(huì)阻塞相當(dāng)于處于已傳信狀態(tài)。下面的例子演示了mutex的使用。 HANDLE g_mutex; void ProcessA() { WaitForSingleObject(g_mutex, INFINITE); cout <<"ProcessA" <<" by thread " < ReleaseMutex(g_mutex); } void ProcessB() { WaitForSingleObject(g_mutex, INFINITE); ProcessA(); cout <<"ProcessB" <<" by thread " < ReleaseMutex(g_mutex); } unsigned int WINAPI ThreadFunc(void* pvParam) { ProcessB(); return 0; } int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]) { g_mutex = CreateMutex(NULL, FALSE, NULL); HANDLE threads[10]; for(int i = 0; i <10; i++) { threads[i] = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, ThreadFunc, NULL, 0, NULL); } WaitForMultipleObjects(10, threads, TRUE, INFINITE); system("pause"); return 0; }
本文名稱(chēng)：走進(jìn)Windows線程同步API
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