Windows事件等待學習筆記（一）—— 臨界區&自旋鎖

• • 基礎知識
  • 演示代碼
  • • 案例一
    • 案例二
  • LOCK
  • • 單行代碼原子操作
    • 多行代碼原子操作
  • 臨界區
  • • 演示代碼
    • 手動實現
  • 自旋鎖
  • • 分析 KeAcquireSpinLockAtDpcLevel
    • 總結

基礎知識

并發：是指多個線程在同時執行

單核（是分時執行，不是真正的同時）

多核（在某一個時刻，會同時有多個線程再執行）

同步：則是保證在并發執行的環境中各個線程可以有序的執行

演示代碼

注意：如果線程中的代碼只對局部變量進行訪問，就不存在并發的問題；只有當訪問全局變量的時候，才需要關注并發的問題

案例一

DWORD dwVal = 0; //全局變量線程中的代碼：dwVal++; //只有一行 安全嗎?

答案：

dwVal++; 對應的匯編代碼：mov eax,[0x12345678]add eax,1 //當第一個線程執行到這里時，產生了線程切換的話//第二個線程也執行到這里時，將會出現邏輯錯誤mov [0x12345678],eax

案例二

當將案例一的三行匯編代碼改為一行時：

INC DWORD PTR DS:[0x12345678] //一行匯編指令，安全嗎？

答案：若當前系統為單核時，安全；但如果當前CPU為多核時，不安全（兩個核有可能同時執行一行指令）
解決方案：改為LOCK INC DWORD PTR DS:[0x12345678]

LOCK

描述：在多核CPU的情況下，保證只有一個CPU能訪問帶有LOCK指令內存

可以帶LOCK前綴的指令：

BT, BTS, BTR, BTC (mem, reg/imm) XCHG, XADD (reg, mem / mem, reg) ADD, OR, ADC, SBB (mem, reg/imm) AND, SUB, XOR (mem, reg/imm) NOT, NEG, INC, DEC (mem)

單行代碼原子操作

原子操作相關API：

InterlockedIncrement InterlockedExchangeAdd InterlockedDecrement InterlockedFlushSList InterlockedExchange InterlockedPopEntrySList InterlockedCompareExchange InterlockedPushEntrySList

InterlockedIncrement 反匯編：

多行代碼原子操作

關鍵代碼A //N行代碼要求原子操作 關鍵代碼B //單獨加LOCK可以嗎? 關鍵代碼C .......

答案：不行，試想一下，當第一個線程執行到關鍵代碼B，第二個線程就執行完關鍵代碼A時，此時雖然第二個線程無法執行關鍵代碼B，但卻有可能會先執行關鍵代碼C

解決方案：臨界區

臨界區

描述：一次只允許一個線程進入直到離開
實現思路：加鎖（全局變量）

演示代碼

DWORD dwFlag = 0; //實現臨界區的方式就是加鎖//鎖：全局變量 進去加一 出去減一if(dwFlag == 0) //進入臨界區 { dwFlag = 1 .....................dwFlag = 0 //離開臨界區 }

問題：上述演示代碼安全嗎？
答案：仍不安全，當第一個線程通過if判斷并進入if內部，但還未來得及執行dwFlag=1時，第二個線程也有可能通過if判斷從而進入if語句內部

手動實現

進入臨界區：

Lab：mov eax,1lock xadd [Flag],eaxcmp eax,0jz endLabdec [Flag]//線程等待Sleep.. endLab:ret

離開臨界區

lock dec [Flag]

自旋鎖

小提示：單核和多核雖然使用的是同一份內核文件，但里面的代碼是有區別的

單核 ntoskrnl.exe 反匯編：

多核 ntoskrnl.exe 反匯編：

分析 KeAcquireSpinLockAtDpcLevel

多核：

單核：

總結

自旋鎖只對多核有意義
(查看不同版本的KeAcquireSpinLockAtDpcLevel函數)

自旋鎖與臨界區、事件、互斥體一樣，都是一種同步機制，都可以讓當前線程處于等待狀態，區別在于自旋鎖不用切換線程

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Windows事件等待学习笔记（一）—— 临界区自旋锁的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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