線(xiàn)程與內(nèi)核對(duì)象的同步

——Windows核心編程學(xué)習(xí)手札之九

用戶(hù)方式下的線(xiàn)程同步機(jī)制具有速度快的特點(diǎn)，但有其局限性，對(duì)于許多應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)，并不合適。例如，互鎖函數(shù)家族只能在單值上運(yùn)行，根本無(wú)法使線(xiàn)程進(jìn)入等待狀態(tài)；關(guān)鍵代碼可以使線(xiàn)程進(jìn)入等待狀態(tài)，但只能用關(guān)鍵代碼段對(duì)單個(gè)進(jìn)程中的線(xiàn)程實(shí)施同步，使用關(guān)鍵代碼段也容易陷入死鎖，因?yàn)樵诘却M(jìn)入關(guān)鍵代碼段時(shí)無(wú)法設(shè)定超時(shí)值。內(nèi)核方式下的線(xiàn)程同步機(jī)制適應(yīng)性要優(yōu)于用戶(hù)方式下的機(jī)制，唯一不足的是內(nèi)核對(duì)象機(jī)制的速度比較慢。內(nèi)核對(duì)象機(jī)制下線(xiàn)程必須從用戶(hù)方式轉(zhuǎn)為內(nèi)核方式，這個(gè)轉(zhuǎn)換需要很大代價(jià)：往返一次需要占用X86平臺(tái)上大約1000個(gè)CPU周期，當(dāng)然還不包括執(zhí)行內(nèi)核方式代碼，即實(shí)現(xiàn)線(xiàn)程調(diào)用的函數(shù)的代碼所需時(shí)間。

對(duì)于線(xiàn)程同步來(lái)說(shuō)，內(nèi)核對(duì)象中的每種對(duì)象（包括進(jìn)程、線(xiàn)程、作業(yè)）都可以說(shuō)是處于已通知或未通知的狀態(tài)之中，這種狀態(tài)的切換是由Microsoft為每個(gè)對(duì)象建立的一套規(guī)則來(lái)決定。例如，進(jìn)程內(nèi)核對(duì)象總是未通知的狀態(tài)中創(chuàng)建的，當(dāng)進(jìn)程終止運(yùn)行時(shí)，操作系統(tǒng)自動(dòng)使該進(jìn)程的內(nèi)核對(duì)象處于已通知狀態(tài)，一旦進(jìn)程內(nèi)核對(duì)象得到通知，它將永遠(yuǎn)保持這種狀態(tài)，它的狀態(tài)永遠(yuǎn)不會(huì)改為未通知狀態(tài)。當(dāng)進(jìn)程正在運(yùn)行時(shí)，進(jìn)程內(nèi)核對(duì)象處于未通知狀態(tài)，當(dāng)進(jìn)程終止運(yùn)行時(shí)，就變?yōu)橐淹ㄖ獱顟B(tài)。線(xiàn)程的內(nèi)核對(duì)象如是，因此可以將相同方法應(yīng)用于程序。下面的內(nèi)核對(duì)象可以處于已通知狀態(tài)或未通知狀態(tài)：1）進(jìn)程；2）文件修改通知；3）線(xiàn)程；4）事件；5）作業(yè)；6）可等待定時(shí)器；7）文件；8）信標(biāo)；9）控制臺(tái)輸入；10）互斥對(duì)象。線(xiàn)程可以使自己進(jìn)入等待狀態(tài)，直到一個(gè)對(duì)象變?yōu)橐淹ㄖ獱顟B(tài)。注意，用于控制每個(gè)對(duì)象的已通知/未通知狀態(tài)的規(guī)則要根據(jù)對(duì)象類(lèi)型而定。Windows提供專(zhuān)門(mén)實(shí)現(xiàn)線(xiàn)程同步的各種內(nèi)核對(duì)象，如事件、等待計(jì)數(shù)器、信標(biāo)和互斥對(duì)象。

等待函數(shù)可使線(xiàn)程資源進(jìn)入等待狀態(tài)，直到一個(gè)特定的內(nèi)核對(duì)象變?yōu)橐淹ㄖ獱顟B(tài)為止，這些等待函數(shù)中最常用的是WaitForSingleObject：

DWORD WaitForSingleObject(

?????????????????????????????????? HANDLE hObject,

?????????????????????????????????? DWORD dwMillisecondes)；

當(dāng)線(xiàn)程調(diào)用該函數(shù)時(shí)，第一個(gè)參數(shù)hObject標(biāo)識(shí)一個(gè)能夠支持被通知/未通知的內(nèi)核對(duì)象，第二個(gè)參數(shù)dwMilliseconds運(yùn)行線(xiàn)程設(shè)置等待的時(shí)間長(zhǎng)度。

函數(shù)WaitForMultipleObjects允許調(diào)用線(xiàn)程同時(shí)查看若干個(gè)內(nèi)核對(duì)象的已通知狀態(tài)：

DWORD WaitForMultipleObjects(

?????????????????????????????????? DWORD dwCount,

?????????????????????????????????? CONST HANDLE *phObjects,

?????????????????????????????????? BOOL fWailAll,

?????????????????????????????????? DWORD dwMilliseconds)；

該函數(shù)的參數(shù)dwCount用于指明想要讓函數(shù)查看的內(nèi)核對(duì)象的數(shù)量，這個(gè)值必須在1和MAXIMUN_WAIT_OBJECTS（在Windows頭文件中定義為64）之間；參數(shù)phObjects參數(shù)是指向內(nèi)核對(duì)象句柄的數(shù)組的指針。參數(shù)fWaitAll告訴函數(shù)是在指定內(nèi)核對(duì)象中任何一個(gè)變?yōu)橐淹ㄖ獱顟B(tài)還是在所有指定的內(nèi)核對(duì)象都變?yōu)橐淹ㄖ獱顟B(tài)下線(xiàn)程可運(yùn)行，如fWaitAll傳遞了TRUE，那么在所有對(duì)象變?yōu)橐淹ㄖ?#xff0c;該函數(shù)將不運(yùn)行調(diào)用線(xiàn)程運(yùn)行；dwMilliseconds與WaitForSingleObject作用一樣，用于設(shè)置等待時(shí)長(zhǎng)。

事件內(nèi)核對(duì)象是最基本的對(duì)象，包含一個(gè)使用計(jì)數(shù)（與所有內(nèi)核對(duì)象一樣）、一個(gè)用于指明該事件是個(gè)自動(dòng)重置的事件還是一個(gè)人工重置的事件的布爾值、用于指明該事件處于已通知狀態(tài)還是未通知狀態(tài)的布爾值。事件能夠通知一個(gè)操作已經(jīng)完成，有兩種不同類(lèi)型的事件對(duì)象，一種是人工重置的事件，另一種是自動(dòng)重置的事件。當(dāng)人工重置的事件得到通知時(shí)，等待該事件的所有線(xiàn)程均變?yōu)榭烧{(diào)度的線(xiàn)程；當(dāng)一個(gè)自動(dòng)重置的事件得到通知時(shí)，等待該事件的線(xiàn)程中只有一個(gè)線(xiàn)程變?yōu)榭烧{(diào)度的線(xiàn)程。當(dāng)一個(gè)線(xiàn)程執(zhí)行初始化操作，然后通知另一個(gè)線(xiàn)程執(zhí)行剩余的操作時(shí)，事件使用得最多。事件初始化為未通知狀態(tài)，在該線(xiàn)程完成它的初始化操作后，它將事件設(shè)置為已通知狀態(tài)，這時(shí)，等待該事件的另一個(gè)線(xiàn)程發(fā)現(xiàn)該事件已經(jīng)得到通知，此線(xiàn)程序就變成可調(diào)度線(xiàn)程。

創(chuàng)建事件內(nèi)核對(duì)象：

HANDLE CreateEvent(

?????????????????????????????????? PSECURITY_ATTRIBUTES psa,

?????????????????????????????????? BOOL fManualReset,

?????????????????????????????????? BOOL fInitialState,

?????????????????????????????????? PCTSTR pszName);

其中，fManualReset參數(shù)是布爾值，告訴系統(tǒng)創(chuàng)建人工重置的事件（TRUE）或是自動(dòng)重置事件（FALSE）；fInitialState參數(shù)用于指明該事件是要初始化為已通知狀態(tài)（TRUE）還是未通知狀態(tài)（FALSE）；當(dāng)系統(tǒng)創(chuàng)建事件對(duì)象后，createEvent就將與進(jìn)程相關(guān)的句柄返回給事件對(duì)象，其他進(jìn)程中的線(xiàn)程可以獲得對(duì)該對(duì)象的訪(fǎng)問(wèn)權(quán)，方法是使用在pszName參數(shù)中傳遞的相同值，使用繼承性，使用DuplicateHandle函數(shù)等來(lái)調(diào)用CreateEvent，或者調(diào)用OpenEvent，在pszName參數(shù)中設(shè)定一個(gè)與調(diào)用createEvent時(shí)設(shè)定的名字相匹配的名字：

HANDLE OpenEvent(

??????????????????????????? DWORD fdwAccess,

??????????????????????????? BOOL fInherit,

??????????????????????????? PCTSTR pszName);

與其他內(nèi)核對(duì)象一樣，當(dāng)不再需要事件內(nèi)核對(duì)象時(shí)，應(yīng)調(diào)用CloseHandle函數(shù)。

一旦事件已經(jīng)創(chuàng)建，就可以直接控制它的狀態(tài)，當(dāng)調(diào)用SetEvent時(shí)，可以將事件改為已通知狀態(tài)：BOOL SetEvent(HANDLE hEvent)；當(dāng)調(diào)用ResetEvent(HANDLE hEvent)函數(shù)時(shí)，就可以將該事件改為未通知狀態(tài)。函數(shù)BOOL PulseEvent(HANDLE hEvent)使得事件變?yōu)橐淹ㄖ獱顟B(tài)，然后立即變?yōu)槲赐ㄖ獱顟B(tài)，如調(diào)用SetEvent后又立即調(diào)用ResetEvent函數(shù)。

下面的代碼例子說(shuō)明了自動(dòng)重置事件的用法，具體是實(shí)現(xiàn)了由主線(xiàn)程向子線(xiàn)程發(fā)起請(qǐng)求時(shí)設(shè)置事件未通知狀態(tài)，子線(xiàn)程響應(yīng)主線(xiàn)程序請(qǐng)求：

#include <process.h>

//this event is signaled when the client has a request for server

HANDLE g_hEventRequestSubmitted;

//this event is signaled when the server has a result for the client

HANDLE g_hEventResultReturned;

//the buffer shared between the client an server threads

TCHAR g_szSharedRequestAndResultBuffer[1024];

//server thread to terminate cleanly

TCHAR g_szServerShutdown[]=TEXT("Server Shutdown");

?

//this is the code executed by the server thread

UINT WINAPI ServerThread(PVOID pvParam)

{

?????? //assume that the server thread is to run forever

?????? BOOL fShutdown=FALSE;

?????? while(!fShutdown)

?????? {

????????????? //wait for the client to submit a request

????????????? WaitForSingleObject(g_hEventRequestSubmitted,INFINITE);

????????????? //check to see if the client wants the server to terminate

????????????? fShutdown=(lstrcmpi(g_szSharedRequestAndResultBuffer,g_szServerShutdown)==0);

????????????? if(!fShutdown)

????????????? {

???????????????????? //process the client's requet(reverse the string)

???????????????????? _tcsrev(g_szSharedRequestAndResultBuffer);

????????????? }

?

????????????? //let the client process the request's result

????????????? SetEvent(g_hEventResultReturned);

?????? }

?????? return 0;

}

?

void CEventDemoDlg::OnOK()

{

?????? // TODO: Add extra validation here

?????? //create & initialize the two nonsignaled ,auto-reset events

?????? g_hEventRequestSubmitted=CreateEvent(NULL,FALSE,FALSE,NULL);

?????? g_hEventResultReturned=CreateEvent(NULL,FALSE,FALSE,NULL);

?

?????? //spawn the server thread

?????? UINT dwThreadID;

?????? HANDLE hThreadServer=(HANDLE)_beginthreadex(NULL,0,ServerThread,NULL,0,&dwThreadID);

?

?????? CString strReq;

?????? GetDlgItemText(IDC_EditReq,strReq);

?????? strcpy(g_szSharedRequestAndResultBuffer,strReq);

?

?????? //let the server thread know that a request is ready in the buffer

?????? SetEvent(g_hEventRequestSubmitted);

?

?????? //wait for the server to process the request and give us the result

?????? WaitForSingleObject(g_hEventResultReturned,INFINITE);

?????? //let the user know the result

?????? strReq.Format(_T("%s"), g_szSharedRequestAndResultBuffer);

?????? SetDlgItemText(IDC_EditRes,strReq);

?

?

?????? //end

?????? lstrcpy(g_szSharedRequestAndResultBuffer,g_szServerShutdown);

?????? SetEvent(g_hEventRequestSubmitted);

?????? //wait for the server thread to acknowledge the shutdown and wait for the server thread to fully terminate

?????? HANDLE h[2];

?????? h[0]=g_hEventResultReturned;

?????? h[1]=hThreadServer;

?????? WaitForMultipleObjects(2,h,TRUE,INFINITE);

?????? //properly clean up everything

?????? CloseHandle(hThreadServer);

?????? CloseHandle(g_hEventRequestSubmitted);

?????? CloseHandle(g_hEventResultReturned);

?????? //close the application

//???? CDialog::OnOK();

?????? AfxMessageBox("close the application");

}

void CEventDemoDlg::OnOK() 是VC6.0中Dialog工程的一個(gè)按鈕函數(shù)，在這里具體實(shí)現(xiàn)了事件的狀態(tài)變化來(lái)同步線(xiàn)程的運(yùn)行。

等待定時(shí)器內(nèi)核對(duì)象是在某個(gè)時(shí)間或按規(guī)定的間隔時(shí)間發(fā)出自己的信號(hào)來(lái)通知，用在某個(gè)時(shí)間執(zhí)行某個(gè)操作，其函數(shù)是：

HANDLE CreateWaitableTimer(

??????????????????????????? PSECURITY_ATTRIBUTES psa,

??????????????????????????? BOOL fManualReset,

??????????????????????????? PCTSTR pszName);

進(jìn)程可以獲得與自己相關(guān)的現(xiàn)有等待定時(shí)器的句柄，通過(guò)函數(shù)：

HANDLE OpenWaitableTimer(

??????????????????????????? DWORD dwDesiredAccess,

??????????????????????????? BOOL bInheritHandle,

??????????????????????????? PCTSTR pszName);

與事件內(nèi)核對(duì)象一樣，fManualReset參數(shù)用于指明人工重置的定時(shí)器或自動(dòng)重置的定時(shí)器。當(dāng)發(fā)出人工重置的定時(shí)器信號(hào)通知時(shí)，等待該定時(shí)器的所有線(xiàn)程均變?yōu)榭烧{(diào)度的線(xiàn)程，當(dāng)發(fā)出自動(dòng)重置的定時(shí)器信號(hào)通知時(shí)，只有一個(gè)等待的線(xiàn)程變?yōu)榭烧{(diào)度線(xiàn)程。

等待定時(shí)器總是在未通知狀態(tài)中創(chuàng)建，必須調(diào)用SetWaitableTimer函數(shù)來(lái)告訴定時(shí)器使其變?yōu)橐淹ㄖ獱顟B(tài)：

BOOL SetWaitableTimer(

??????????????????????????? HANDLE hTimer,

??????????????????????????? Const LARGE_INTEGER *pDueTime,

??????????????????????????? LONG lPeriod,

??????????????????????????? PTIMERAPCROUTINE pfnCompletionRoutine,

??????????????????????????? PVOID pvArgToCompletionRoutine,

??????????????????????????? BOOL fResume);

其中，參數(shù)hTimer用于指明所設(shè)置的定時(shí)器；PDueTime和lPeriod兩個(gè)參數(shù)是一同使用的，PDueTime指明定時(shí)器何時(shí)應(yīng)第一次報(bào)時(shí)，而lPeriod參數(shù)則指明此后定時(shí)器應(yīng)間隔多長(zhǎng)時(shí)間報(bào)時(shí)一次，下面代碼用于將定時(shí)器的第一次報(bào)時(shí)設(shè)置在2009年1月8日的下午一點(diǎn)鐘，然后每隔6小時(shí)報(bào)時(shí)一次：

//Declare our local variables.

HANDLE hTimer;

SYSTEMTIME st;

FILETIME ftLocal,ftUTC;

LARGE_INTEGER liUTC;

//create an auto-reset timer.

hTimer=CreateWaitableTimer(NULL,FALSE,NULL);

//first signaling is at January 8, 2009 at 1:00P.M. (local time).

st.wYear=2009;

st.wMonth=1;

st.wDayofWeek=0;

st.wDay=8;

st.wHour=13;

st.wMinute=0;

st.wSeconde=0;

st.wMilliseconds=0;

SystemTimeToFileTime(&st,&ftLocal);

//convert local time to UTC time.

LocalFileTimeToFileTime(&ftLocal,&ftUTC);

//convert FILETIME to LARGE_INTEGER because of different alignment.

liUTC.LowPart=ftUTC.dwLowDateTime;

liUIC.HighPart=ftUTC.dwHighDateTime;

//set the timer.

SetWaitableTimer(hTimer,&liUTC,6*60*60*1000,NULL,NULL,FALSE);

……

首先對(duì)SYSTEMTIME結(jié)構(gòu)進(jìn)行初始化，該結(jié)果用于指明定時(shí)器何時(shí)第一次報(bào)時(shí)（發(fā)出信號(hào)通知）。

信標(biāo)內(nèi)核對(duì)象用于對(duì)資源進(jìn)行計(jì)數(shù)，與所有內(nèi)核對(duì)象一樣，包含一個(gè)使用數(shù)量，但也包含另外兩個(gè)帶符號(hào)的32位值，一個(gè)是最大資源數(shù)量，一個(gè)是當(dāng)前資源數(shù)量，最大資源數(shù)量用于標(biāo)識(shí)信標(biāo)能夠控制的資源的最大數(shù)量，而當(dāng)前資源數(shù)量則用于標(biāo)識(shí)當(dāng)前可以使用的資源的數(shù)量。信標(biāo)的使用規(guī)則是：1）如果當(dāng)前資源的數(shù)量大于0，則發(fā)出信標(biāo)信號(hào)；2）如果當(dāng)前資源數(shù)量是0，則不發(fā)出信標(biāo)信號(hào)；3）系統(tǒng)決不允許當(dāng)前資源的數(shù)量為負(fù)值；4）當(dāng)前資源數(shù)量決不能大于最大資源數(shù)量。當(dāng)使用信標(biāo)時(shí)，不要將信標(biāo)對(duì)象的使用數(shù)量和它的當(dāng)前資源數(shù)量混為一談。創(chuàng)建信標(biāo)內(nèi)核對(duì)象的函數(shù)是：

HANDLE CreateSemaphore(

?????????????????????????????????? PSECURITY_ATTRIBUTE psa,

?????????????????????????????????? LONG lInitialCount,

?????????????????????????????????? LONG lMaximumCount,

?????????????????????????????????? PCTSTR pszName);

通過(guò)函數(shù)OpenSemaphore函數(shù)，其他進(jìn)程可以獲得現(xiàn)有信標(biāo)有關(guān)的句柄：

HANDLE OpenSemaphore(

?????????????????????????????????? DWORD fdwAccess,

?????????????????????????????????? BOOL bInheritHandle,

?????????????????????????????????? PCTSTR pszName);

lMaximumCount參數(shù)用于告訴系統(tǒng)，應(yīng)用程序處理的最大資源數(shù)量是多少，該參數(shù)是帶符號(hào)的32位值，因此最多可以擁有2147483647個(gè)資源。lInitialCount參數(shù)用于指明開(kāi)始時(shí)（當(dāng)前）這些資源有多少可供使用。信標(biāo)能以原子操作方式執(zhí)行測(cè)試和設(shè)置操作，也就是說(shuō)，當(dāng)向信標(biāo)申請(qǐng)一個(gè)資源時(shí)，操作系統(tǒng)就要檢查是否有這個(gè)資源可供使用，同時(shí)將可用資源的數(shù)量遞減，而不讓另一個(gè)線(xiàn)程加以干擾，只有當(dāng)資源數(shù)量遞減后，系統(tǒng)才允許另一個(gè)線(xiàn)程申請(qǐng)對(duì)資源的訪(fǎng)問(wèn)權(quán)。通過(guò)調(diào)用ReleaseSemaphore函數(shù)，線(xiàn)程能夠?qū)π艠?biāo)的當(dāng)前資源數(shù)量進(jìn)行遞增：

BOOL ReleaseSemaphore(

?????????????????????????????????? HANDLE hsem,

?????????????????????????????????? LONG lReleaseCount,

?????????????????????????????????? PLONG plPreviousCount);

該函數(shù)將lReleaseCount中的值添加給信標(biāo)的當(dāng)前資源數(shù)量。

互斥對(duì)象（mutex）內(nèi)核對(duì)象能夠確保線(xiàn)程擁有對(duì)單個(gè)資源的互斥訪(fǎng)問(wèn)權(quán)，包含一個(gè)使用數(shù)量，一個(gè)線(xiàn)程ID和一個(gè)遞歸計(jì)數(shù)器，互斥對(duì)象的行為特性和關(guān)鍵代碼段相同，但是互斥對(duì)象屬于內(nèi)核對(duì)象，而關(guān)鍵代碼段則屬于用戶(hù)方式對(duì)象，這意味著互斥對(duì)象的運(yùn)行速度比關(guān)鍵代碼段要慢，但也意味著不同進(jìn)程的多個(gè)線(xiàn)程能夠訪(fǎng)問(wèn)單個(gè)互斥對(duì)象，并且線(xiàn)程在等待訪(fǎng)問(wèn)資源時(shí)可以設(shè)定一個(gè)超時(shí)值。ID用于標(biāo)識(shí)系統(tǒng)中的那個(gè)線(xiàn)程當(dāng)前擁有互斥對(duì)象，遞歸計(jì)數(shù)器用于指明該線(xiàn)程擁有互斥對(duì)象的次數(shù)。互斥對(duì)象是常用內(nèi)核對(duì)象之一，通常是用于保護(hù)由多個(gè)線(xiàn)程訪(fǎng)問(wèn)的內(nèi)存塊，互斥對(duì)象保證訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)存塊的任何線(xiàn)程擁有對(duì)該內(nèi)存塊的獨(dú)占訪(fǎng)問(wèn)權(quán)，這樣可保證數(shù)據(jù)的完整性。互斥對(duì)象使用規(guī)則如下：

1）? 如果線(xiàn)程ID是0（這是無(wú)效的ID值），互斥對(duì)象不被任何線(xiàn)程所擁有，并且發(fā)出該互斥對(duì)象的通知信號(hào)；

2）? 如果ID是非0數(shù)字，那么一個(gè)線(xiàn)程就擁有互斥對(duì)象，并且不發(fā)出該互斥對(duì)象的通知信號(hào)；

3）? 與所有其他內(nèi)核對(duì)象不同，互斥對(duì)象在操作系統(tǒng)中擁有特殊的代碼，允許它們違反正常的規(guī)則；

若要使用互斥對(duì)象，需要調(diào)用CreateMutex來(lái)創(chuàng)建互斥內(nèi)核對(duì)象：

HANDLE CreateMutex(

??????????????????????????? PSECURITY_ATTRIBUTES psa,

??????????????????????????? BOOL fInitialOwner,

??????????????????????????? PCTSTR pszName);

通過(guò)調(diào)用OpenMutex，另一個(gè)進(jìn)程可以獲得現(xiàn)有互斥對(duì)象相關(guān)的句柄：

HANDLE OpenMutex(

??????????????????????????? DWORD fdwAccess,

??????????????????????????? BOOL bInheritHandle,

??????????????????????????? PCTSTR pszName);

其中，參數(shù)fInitialOwner用于控制互斥對(duì)象的初始狀態(tài)，如果傳遞FALSE（通常情況下傳遞的值），那互斥對(duì)象的ID和遞歸計(jì)數(shù)器被設(shè)置為0，這意味著該互斥對(duì)象沒(méi)有被任何線(xiàn)程所擁有，因此要發(fā)出它的通知信號(hào)。如果fInitialOwner參數(shù)傳遞TRUE，那么該對(duì)象的線(xiàn)程ID被設(shè)置為調(diào)用線(xiàn)程的ID，遞歸計(jì)數(shù)器被設(shè)置為1，由于ID是個(gè)非0數(shù)字，因此該互斥對(duì)象開(kāi)始時(shí)不發(fā)出通知信號(hào)。

對(duì)于互斥對(duì)象來(lái)說(shuō)，正常的內(nèi)核對(duì)象的已通知和未通知規(guī)則存在一個(gè)特殊的異常情況，比如說(shuō)：一個(gè)線(xiàn)程試圖等待一個(gè)未通知的互斥對(duì)象，在這種情況下，該線(xiàn)程通常被置于等待狀態(tài)，然而系統(tǒng)要查看試圖獲取互斥對(duì)象的線(xiàn)程ID是否與互斥對(duì)象中記錄的線(xiàn)程ID相同，如果相同，即使互斥對(duì)象處于未通知狀態(tài)，系統(tǒng)也允許線(xiàn)程保持可調(diào)度狀態(tài)，這種“異常”行為特性不適用于系統(tǒng)中的其他內(nèi)核對(duì)象。每當(dāng)線(xiàn)程成功地等待互斥對(duì)象時(shí)，該對(duì)象的遞歸計(jì)數(shù)器就遞增，若要使遞歸計(jì)數(shù)器的值大于1，唯一的方法是線(xiàn)程多次等待相同的互斥對(duì)象，以便利用這個(gè)異常規(guī)則。一旦線(xiàn)程成功等待到一個(gè)互斥對(duì)象，該線(xiàn)程就知道它已經(jīng)擁有對(duì)受保護(hù)資源的獨(dú)占訪(fǎng)問(wèn)權(quán)，試圖訪(fǎng)問(wèn)該資源的任何其他線(xiàn)程（通過(guò)等待相同的互斥對(duì)象）均被置于等待狀態(tài)中。當(dāng)目前擁有對(duì)資源訪(fǎng)問(wèn)權(quán)的線(xiàn)程不再需要它的訪(fǎng)問(wèn)權(quán)時(shí)，需要調(diào)用ReleaseMutex函數(shù)來(lái)釋放該互斥對(duì)象：

BOOL ReleaseMutex(HANDLE hMutex);

該函數(shù)將對(duì)象遞歸技數(shù)器遞減1，如果線(xiàn)程多次成功等待一個(gè)互斥對(duì)象，在互斥對(duì)象的遞歸計(jì)數(shù)器變成0之前，該線(xiàn)程必須以同樣次數(shù)調(diào)用ReleaseMutex函數(shù)，當(dāng)遞歸計(jì)數(shù)器到達(dá)0時(shí)，該線(xiàn)程ID也被置為0，同時(shí)該對(duì)象變?yōu)橐淹ㄖ獱顟B(tài)。當(dāng)一個(gè)線(xiàn)程調(diào)用ReleaseMutex函數(shù)時(shí)，函數(shù)要查看調(diào)用線(xiàn)程的ID是否與互斥對(duì)象中的線(xiàn)程ID相匹配，如相同，遞歸計(jì)數(shù)器就遞減，如不匹配，那函數(shù)將不進(jìn)行任何操作，而是將FALSE（表示失敗）返回給調(diào)用者，此時(shí)調(diào)用GetLastError，將返回ERROR_NOT_OWNER（試圖釋放不是調(diào)用者擁有的互斥對(duì)象）。如在釋放互斥對(duì)象之前，擁有互斥對(duì)象的線(xiàn)程終止運(yùn)行（使用ExitThread、TerminateThread、ExitProcess或TerminateProcess函數(shù)），系統(tǒng)將該互斥對(duì)象視為已經(jīng)被放棄——擁有互斥的線(xiàn)程決不會(huì)釋放它，因?yàn)樵摼€(xiàn)程已經(jīng)終止運(yùn)行。

總結(jié)下線(xiàn)程同步對(duì)象（內(nèi)核對(duì)象）與線(xiàn)程同步之間的相互關(guān)系：

1）對(duì)象：進(jìn)程，何時(shí)處于未通知狀態(tài)：當(dāng)進(jìn)程仍然活動(dòng)時(shí)，何時(shí)處于已通知狀態(tài)：當(dāng)進(jìn)程終止運(yùn)行時(shí)（ExitProcess,TerminateProcess），成功等待的副作用：無(wú)；

2）對(duì)象：線(xiàn)程，何時(shí)處于未通知狀態(tài)：當(dāng)線(xiàn)程仍然活動(dòng)時(shí)，何時(shí)處于已通知狀態(tài)：當(dāng)線(xiàn)程終止運(yùn)行時(shí)（ExitThread,TerminateThread），成功等待的副作用：無(wú)；

3）對(duì)象：作業(yè)，何時(shí)處于未通知狀態(tài)：當(dāng)作業(yè)的時(shí)間尚未結(jié)束時(shí)，何時(shí)處于已通知狀態(tài)：當(dāng)作業(yè)的時(shí)間結(jié)束時(shí)，成功等待的副作用：無(wú)；

4）對(duì)象：文件，何時(shí)處于未通知狀態(tài)：當(dāng)I/O請(qǐng)求正在處理時(shí)，何時(shí)處于已通知狀態(tài)：當(dāng)I/O請(qǐng)求處理完畢時(shí)，成功等待的副作用：無(wú)；

5）對(duì)象：控制臺(tái)輸入，何時(shí)處于未通知狀態(tài)：不存在任何輸入，何時(shí)處于已通知狀態(tài)：當(dāng)存在輸入時(shí)，成功等待的副作用：無(wú)；

6）對(duì)象：文件修改通知，何時(shí)處于未通知狀態(tài)：沒(méi)有任何文件被修改，何時(shí)處于已通知狀態(tài)：當(dāng)文件系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)修改時(shí)，成功等待的副作用：重置通知；

7）對(duì)象：自動(dòng)重置事件，何時(shí)處于未通知狀態(tài)：ResetEvent,Pulse-Event或等待成功，何時(shí)處于已通知狀態(tài)：當(dāng)調(diào)用SetEvent/PulseEvent時(shí)，成功等待的副作用：重置事件；

8）對(duì)象：人工重置事件，何時(shí)處于未通知狀態(tài)：ResetEvent,Pulse-Event，何時(shí)處于已通知狀態(tài)：當(dāng)調(diào)用SetEvent/PulseEvent時(shí)，成功等待的副作用：無(wú)

9）對(duì)象：自動(dòng)重置等待定時(shí)器，何時(shí)處于未通知狀態(tài)：CancelWaitableTimer或等待成功，何時(shí)處于已通知狀態(tài)：當(dāng)時(shí)間到時(shí)（SetWaitableTimer），成功等待的副作用：重置定時(shí)器；

10）對(duì)象：人工重置等待定時(shí)器，何時(shí)處于未通知狀態(tài)：CancelWaitableTimer，何時(shí)處于已通知狀態(tài)：當(dāng)時(shí)間到時(shí)（SetWaitableTimer），成功等待的副作用：無(wú)；

11）對(duì)象：信標(biāo)，何時(shí)處于未通知狀態(tài)：等待成功，何時(shí)處于已通知狀態(tài)：當(dāng)數(shù)量>0時(shí)（ReleaseSemaphore），成功等待的副作用：數(shù)量遞減1；

12）對(duì)象：互斥對(duì)象，何時(shí)處于未通知狀態(tài)：等待成功，何時(shí)處于已通知狀態(tài)：當(dāng)未被線(xiàn)程擁有時(shí)（ReleaseMutex），成功等待的副作用：將所有權(quán)賦予線(xiàn)程；

13）對(duì)象：關(guān)鍵代碼段（用戶(hù)方式），何時(shí)處于未通知狀態(tài)：等待成功（（Try）EnterCriticalSection），何時(shí)處于已通知狀態(tài)：當(dāng)未被線(xiàn)程擁有時(shí)（LeaveCriticalSection），成功等待的副作用：將所有權(quán)賦予線(xiàn)程。

互鎖（用戶(hù)方式）函數(shù)決不會(huì)導(dǎo)致線(xiàn)程變?yōu)榉钦{(diào)度狀態(tài)，它們會(huì)改變一個(gè)值并立即返回。

線(xiàn)程同步函數(shù)WaitForSingleObject和WaitForMultipleObjects是使用最多的函數(shù)，不過(guò)，Windows還提供了其他函數(shù)。異步設(shè)備I/O使得線(xiàn)程能夠啟動(dòng)一個(gè)讀操作或?qū)懖僮?#xff0c;但是不必等待讀操作或?qū)懖僮魍瓿伞＠?#xff0c;如果線(xiàn)程需要將一個(gè)大文件裝入內(nèi)存，那該線(xiàn)程可以告訴系統(tǒng)將文件裝入內(nèi)存，在系統(tǒng)加載該文件時(shí)，線(xiàn)程可以執(zhí)行其他任務(wù)，如創(chuàng)建窗口、對(duì)內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行初始化等等，當(dāng)初始化操作完成時(shí)，線(xiàn)程可以終止自己的運(yùn)行，等待系統(tǒng)通知文件已經(jīng)讀取。設(shè)備對(duì)象是可以同步的內(nèi)核對(duì)象，這意味著可以調(diào)用WaitForSingleObject函數(shù)，傳遞文件、套接字和通信端口的句柄。當(dāng)系統(tǒng)執(zhí)行異步I/O時(shí)，設(shè)備對(duì)象處于未通知狀態(tài)，一旦操作完成，系統(tǒng)就將對(duì)象的狀態(tài)改為已通知狀態(tài)，這樣，線(xiàn)程就知道操作已經(jīng)完成，此時(shí)線(xiàn)程可繼續(xù)運(yùn)行。線(xiàn)程可以調(diào)用WaitForInputIdle來(lái)終止自己的運(yùn)行：

DWORD WaitForInputIdle(

??????????????????????????? HANDLE hProcess,

??????????????????????????? DWORD dwMilliseconds);

該函數(shù)一直處于等待狀態(tài)，知道hProcess標(biāo)識(shí)的進(jìn)程在創(chuàng)建應(yīng)用程序的第一個(gè)窗口的線(xiàn)程中已經(jīng)沒(méi)有尚未處理的輸入為止。

線(xiàn)程可以調(diào)用MsgWaitForMultipleObjects或MsgWaitForMultipleObjectsEx函數(shù)，讓線(xiàn)程等待它自己的消息：

DWORD MsgWaitForMultipleObjects(

????????????????????????????????????????? DWORD dwCount,

????????????????????????????????????????? PHANDLE phObjects,

????????????????????????????????????????? BOOL fWaitAll,

????????????????????????????????????????? DWORD dwMilliseconds,

????????????????????????????????????????? DWORD dwWakeMask);

DWORD MsgWaitForMultipleObjects(

????????????????????????????????????????? DWORD dwCount,

????????????????????????????????????????? PHANDLE phObjects,

????????????????????????????????????????? BOOL fWaitAll,

????????????????????????????????????????? DWORD dwMilliseconds,

????????????????????????????????????????? DWORD dwWakeMask,

DWORD dwFlags);

這些函數(shù)與WaitForMultipleObjects函數(shù)十分相似，差別在于它們?cè)试S線(xiàn)程在內(nèi)核對(duì)象變成已通知狀態(tài)或窗口消息需要調(diào)度到調(diào)用線(xiàn)程創(chuàng)建的窗口中時(shí)被調(diào)度。

線(xiàn)程同步函數(shù)還有WaitForDebugEvent函數(shù)：當(dāng)調(diào)試程序啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，它將自己附加給一個(gè)被調(diào)試程序；SingleObjectAndWait函數(shù)用于在單個(gè)原子方式的操作中發(fā)出關(guān)于內(nèi)核對(duì)象的通知并等待另一個(gè)內(nèi)核對(duì)象。

?????????????????????????????????? 如非

????????????????????????????????????? 2009-1-15

《新程序員》：云原生和全面數(shù)字化實(shí)踐50位技術(shù)專(zhuān)家共同創(chuàng)作，文字、視頻、音頻交互閱讀

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的线程与内核对象的同步——Windows核心编程学习手札之九的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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