秒殺多線程第七篇經(jīng)典線程同步互斥量Mutex

Fredanf 2012-08-30

展開全文

秒殺多線程第七篇經(jīng)典線程同步互斥量Mutex

分類： Windows多線程 Windows編程2012-04-18 09:26 15519人閱讀評論(49) 收藏舉報

閱讀本篇之前推薦閱讀以下姊妹篇：

《秒殺多線程第四篇一個經(jīng)典的多線程同步問題》

《秒殺多線程第五篇經(jīng)典線程同步關(guān)鍵段CS》

《秒殺多線程第六篇經(jīng)典線程同步事件Event》

前面介紹了關(guān)鍵段CS、事件Event在經(jīng)典線程同步問題中的使用。本篇介紹用互斥量Mutex來解決這個問題。

互斥量也是一個內(nèi)核對象，它用來確保一個線程獨(dú)占一個資源的訪問。互斥量與關(guān)鍵段的行為非常相似，并且互斥量可以用于不同進(jìn)程中的線程互斥訪問資源。使用互斥量Mutex主要將用到四個函數(shù)。下面是這些函數(shù)的原型和使用說明。

第一個 CreateMutex

函數(shù)功能：創(chuàng)建互斥量（注意與事件Event的創(chuàng)建函數(shù)對比）

函數(shù)原型：

HANDLECreateMutex(

LPSECURITY_ATTRIBUTESlpMutexAttributes,

BOOLbInitialOwner,

LPCTSTRlpName

);

函數(shù)說明：

第一個參數(shù)表示安全控制，一般直接傳入NULL。

第二個參數(shù)用來確定互斥量的初始擁有者。如果傳入TRUE表示互斥量對象內(nèi)部會記錄創(chuàng)建它的線程的線程ID號并將遞歸計數(shù)設(shè)置為1，由于該線程ID非零，所以互斥量處于未觸發(fā)狀態(tài)。如果傳入FALSE，那么互斥量對象內(nèi)部的線程ID號將設(shè)置為NULL，遞歸計數(shù)設(shè)置為0，這意味互斥量不為任何線程占用，處于觸發(fā)狀態(tài)。

第三個參數(shù)用來設(shè)置互斥量的名稱，在多個進(jìn)程中的線程就是通過名稱來確保它們訪問的是同一個互斥量。

函數(shù)訪問值：

成功返回一個表示互斥量的句柄，失敗返回NULL。

第二個打開互斥量

函數(shù)原型：

HANDLEOpenMutex(

DWORDdwDesiredAccess,

BOOLbInheritHandle,

LPCTSTRlpName //名稱

);

函數(shù)說明：

第一個參數(shù)表示訪問權(quán)限，對互斥量一般傳入MUTEX_ALL_ACCESS。詳細(xì)解釋可以查看MSDN文檔。

第二個參數(shù)表示互斥量句柄繼承性，一般傳入TRUE即可。

第三個參數(shù)表示名稱。某一個進(jìn)程中的線程創(chuàng)建互斥量后，其它進(jìn)程中的線程就可以通過這個函數(shù)來找到這個互斥量。

函數(shù)訪問值：

成功返回一個表示互斥量的句柄，失敗返回NULL。

第三個觸發(fā)互斥量

函數(shù)原型：

BOOLReleaseMutex (HANDLEhMutex)

函數(shù)說明：

訪問互斥資源前應(yīng)該要調(diào)用等待函數(shù)，結(jié)束訪問時就要調(diào)用ReleaseMutex()來表示自己已經(jīng)結(jié)束訪問，其它線程可以開始訪問了。

最后一個清理互斥量

由于互斥量是內(nèi)核對象，因此使用CloseHandle()就可以（這一點(diǎn)所有內(nèi)核對象都一樣）。

接下來我們就在經(jīng)典多線程問題用互斥量來保證主線程與子線程之間的同步，由于互斥量的使用函數(shù)類似于事件Event，所以可以仿照上一篇的實(shí)現(xiàn)來寫出代碼：

[cpp]view plaincopy
//經(jīng)典線程同步問題 互斥量Mutex  
#include <stdio.h>  
#include <process.h>  
#include <windows.h>  
  
long g_nNum;  
unsigned int __stdcall Fun(void *pPM);  
const int THREAD_NUM = 10;  
//互斥量與關(guān)鍵段  
HANDLE  g_hThreadParameter;  
CRITICAL_SECTION g_csThreadCode;  
  
int main()  
{  
    printf("     經(jīng)典線程同步 互斥量Mutex\n");  
    printf(" -- by MoreWindows( http://blog.csdn.net/MoreWindows ) --\n\n");  
      
    //初始化互斥量與關(guān)鍵段 第二個參數(shù)為TRUE表示互斥量為創(chuàng)建線程所有  
    g_hThreadParameter = CreateMutex(NULL, FALSE, NULL);  
    InitializeCriticalSection(&g_csThreadCode);  
  
    HANDLE  handle[THREAD_NUM];   
    g_nNum = 0;   
    int i = 0;  
    while (i < THREAD_NUM)   
    {  
        handle[i] = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, Fun, &i, 0, NULL);  
        WaitForSingleObject(g_hThreadParameter, INFINITE); //等待互斥量被觸發(fā)  
        i++;  
    }  
    WaitForMultipleObjects(THREAD_NUM, handle, TRUE, INFINITE);  
      
    //銷毀互斥量和關(guān)鍵段  
    CloseHandle(g_hThreadParameter);  
    DeleteCriticalSection(&g_csThreadCode);  
    for (i = 0; i < THREAD_NUM; i++)  
        CloseHandle(handle[i]);  
    return 0;  
}  
unsigned int __stdcall Fun(void *pPM)  
{  
    int nThreadNum = *(int *)pPM;  
    ReleaseMutex(g_hThreadParameter);//觸發(fā)互斥量  
      
    Sleep(50);//some work should to do  
  
    EnterCriticalSection(&g_csThreadCode);  
    g_nNum++;  
    Sleep(0);//some work should to do  
    printf("線程編號為%d  全局資源值為%d\n", nThreadNum, g_nNum);  
    LeaveCriticalSection(&g_csThreadCode);  
    return 0;  
}  

運(yùn)行結(jié)果如下圖：

可以看出，與關(guān)鍵段類似，互斥量也是不能解決線程間的同步問題。

聯(lián)想到關(guān)鍵段會記錄線程ID即有“線程擁有權(quán)”的，而互斥量也記錄線程ID，莫非它也有“線程擁有權(quán)”這一說法。

答案確實(shí)如此，互斥量也是有“線程擁有權(quán)”概念的?！熬€程擁有權(quán)”在關(guān)鍵段中有詳細(xì)的說明，這里就不再贅述了。另外由于互斥量常用于多進(jìn)程之間的線程互斥，所以它比關(guān)鍵段還多一個很有用的特性——“遺棄”情況的處理。比如有一個占用互斥量的線程在調(diào)用ReleaseMutex()觸發(fā)互斥量前就意外終止了（相當(dāng)于該互斥量被“遺棄”了），那么所有等待這個互斥量的線程是否會由于該互斥量無法被觸發(fā)而陷入一個無窮的等待過程中了？這顯然不合理。因?yàn)檎加媚硞€互斥量的線程既然終止了那足以證明它不再使用被該互斥量保護(hù)的資源，所以這些資源完全并且應(yīng)當(dāng)被其它線程來使用。因此在這種“遺棄”情況下，系統(tǒng)自動把該互斥量內(nèi)部的線程ID設(shè)置為0，并將它的遞歸計數(shù)器復(fù)置為0，表示這個互斥量被觸發(fā)了。然后系統(tǒng)將“公平地”選定一個等待線程來完成調(diào)度（被選中的線程的WaitForSingleObject()會返回WAIT_ABANDONED_0）。

下面寫二個程序來驗(yàn)證下：

第一個程序創(chuàng)建互斥量并等待用戶輸入后就觸發(fā)互斥量。第二個程序先打開互斥量，成功后就等待并根據(jù)等待結(jié)果作相應(yīng)的輸出。詳見代碼：

第一個程序：

[cpp]view plaincopy
#include <stdio.h>  
#include <conio.h>  
#include <windows.h>  
const char MUTEX_NAME[] = "Mutex_MoreWindows";  
int main()  
{  
    HANDLE hMutex = CreateMutex(NULL, TRUE, MUTEX_NAME); //創(chuàng)建互斥量  
    printf("互斥量已經(jīng)創(chuàng)建，現(xiàn)在按任意鍵觸發(fā)互斥量\n");  
    getch();  
    //exit(0);  
    ReleaseMutex(hMutex);  
    printf("互斥量已經(jīng)觸發(fā)\n");  
    CloseHandle(hMutex);  
    return 0;  
}  

第二個程序：

[cpp]view plaincopy
#include <stdio.h>  
#include <windows.h>  
const char MUTEX_NAME[] = "Mutex_MoreWindows";  
int main()  
{  
    HANDLE hMutex = OpenMutex(MUTEX_ALL_ACCESS, TRUE, MUTEX_NAME); //打開互斥量  
    if (hMutex == NULL)  
    {  
        printf("打開互斥量失敗\n");  
        return 0;  
    }  
    printf("等待中....\n");  
    DWORD dwResult = WaitForSingleObject(hMutex, 20 * 1000); //等待互斥量被觸發(fā)  
    switch (dwResult)  
    {  
    case WAIT_ABANDONED:  
        printf("擁有互斥量的進(jìn)程意外終止\n");  
        break;  
  
    case WAIT_OBJECT_0:  
        printf("已經(jīng)收到信號\n");  
        break;  
  
    case WAIT_TIMEOUT:  
        printf("信號未在規(guī)定的時間內(nèi)送到\n");  
        break;  
    }  
    CloseHandle(hMutex);  
    return 0;  
}  

運(yùn)用這二個程序時要先啟動程序一再啟動程序二。下面展示部分輸出結(jié)果：

結(jié)果一．二個進(jìn)程順利執(zhí)行完畢：

結(jié)果二．將程序一中//exit(0);前面的注釋符號去掉，這樣程序一在觸發(fā)互斥量之前就會因?yàn)閳?zhí)行exit(0);語句而且退出，程序二會收到WAIT_ABANDONED消息并輸出“擁有互斥量的進(jìn)程意外終止”：

有這個對“遺棄”問題的處理，在多進(jìn)程中的線程同步也可以放心的使用互斥量。

最后總結(jié)下互斥量Mutex：

1．互斥量是內(nèi)核對象，它與關(guān)鍵段都有“線程所有權(quán)”所以不能用于線程的同步。

2．互斥量能夠用于多個進(jìn)程之間線程互斥問題，并且能完美的解決某進(jìn)程意外終止所造成的“遺棄”問題。

下一篇《秒殺多線程第八篇經(jīng)典線程同步信號量Semaphore》將介紹使用信號量Semaphore來解決這個經(jīng)典線程同步問題。

轉(zhuǎn)載請標(biāo)明出處，原文地址：http://blog.csdn.net/morewindows/article/details/7470936

如果覺得本文對您有幫助，請點(diǎn)擊‘頂’支持一下，您的支持是我寫作最大的動力，謝謝。

本站是提供個人知識管理的網(wǎng)絡(luò)存儲空間，所有內(nèi)容均由用戶發(fā)布，不代表本站觀點(diǎn)。請注意甄別內(nèi)容中的聯(lián)系方式、誘導(dǎo)購買等信息，謹(jǐn)防詐騙。如發(fā)現(xiàn)有害或侵權(quán)內(nèi)容，請點(diǎn)擊一鍵舉報。

轉(zhuǎn)藏 分享

QQ空間 QQ好友新浪微博微信

獻(xiàn)花（0） +1

來自： Fredanf > 《秒殺線程系列》

舉報/認(rèn)領(lǐng)