windows多线程同步--临界区

2022-12-07 11:02:22

关于临界区的观念，一般操作系统书上面都有。

适用范围：它只能同步一个进程中的线程，不能跨进程同步。一般用它来做单个进程内的代码快同步,效率比较高

windows中与临界区有关的结构是 CRITICAL_SECTION，关于该结构体的内部结构可参考here

使用时，主线程中要先初始化临界区，最后要删除临界区，具体使用见下面代码：

从一个例子来说明：假设有三个线程都需要使用打印机，我们可以把打印的代码放到临界区，这样就可以保证每次只有一个线程在使用打印机。

 #include<string>

 #include<iostream>

 #include<process.h>

 #include<windows.h>

 using namespace std;

 //定义一个临界区

 CRITICAL_SECTION g_cs;

//线程绑定的函数返回值和参数是确定的，而且一定要__stdcall

unsigned __stdcall threadFun(void *param)

{

    EnterCriticalSection(&g_cs);//进入临界区，如果有其他线程则等待

    cout<<*(string *)(param)<<endl;

    LeaveCriticalSection(&g_cs);//退出临界区，其他线程可以进来了

    return 1;

}

int main()

{

    //初始化临界区

    InitializeCriticalSection(&g_cs);

    HANDLE hth1, hth2, hth3;

    string s1 = "first", s2 = "second", s3 = "third";

    //创建线程

    hth1 = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, threadFun, &s1, 0, NULL);

    hth2 = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, threadFun, &s2, 0, NULL);

    hth3 = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, threadFun, &s3, 0, NULL);

    //等待子线程结束

    WaitForSingleObject(hth1, INFINITE);

    WaitForSingleObject(hth2, INFINITE);

    WaitForSingleObject(hth3, INFINITE);

    //一定要记得关闭线程句柄

    CloseHandle(hth1);

    CloseHandle(hth2);

    CloseHandle(hth3);

    //删除临界区

    DeleteCriticalSection(&g_cs);

}

再看另外一个问题:编写一个程序，开启3个线程，这3个线程的ID分别为A、B、C，每个线程将自己的ID在屏幕上打印10遍，要求输出结果必须按ABC的顺序显示；如：ABCABC….依次递推, 仿照文章windows多线程同步--信号量中的代码，我们把信号量替换成临界区。

 #include<string>

 #include<iostream>

 #include<process.h>

 #include<windows.h>

 using namespace std;

 //声明3个临界区

CRITICAL_SECTION  g_cs1, g_cs2, g_cs3;

//线程绑定的函数返回值和参数是确定的，而且一定要__stdcall

unsigned __stdcall threadFunA(void *)

{

    for(int i = 0; i < 10; i++){

        EnterCriticalSection(&g_cs1);//进入临界区

        cout<<"A";

        LeaveCriticalSection(&g_cs2);//离开临界区

    }

    return 1;

}

unsigned __stdcall threadFunB(void *)

{

    for(int i = 0; i < 10; i++){

        EnterCriticalSection(&g_cs2);//进入临界区

        cout<<"B";

        LeaveCriticalSection(&g_cs3);//离开临界区

    }

    return 2;

}

unsigned __stdcall threadFunC(void *)

{

    for(int i = 0; i < 10; i++){

        EnterCriticalSection(&g_cs3);//进入临界区

        cout<<"C";

        LeaveCriticalSection(&g_cs1);//离开临界区

    }

    return 3;

}

int main()

{

    //初始化临界区

    InitializeCriticalSection(&g_cs1);

    InitializeCriticalSection(&g_cs2);

    InitializeCriticalSection(&g_cs3);

    HANDLE hth1, hth2, hth3;

    //创建线程

    hth1 = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, threadFunA, NULL, 0, NULL);

    hth2 = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, threadFunB, NULL, 0, NULL);

    hth3 = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, threadFunC, NULL, 0, NULL);

    //等待子线程结束

    WaitForSingleObject(hth1, INFINITE);

    WaitForSingleObject(hth2, INFINITE);

    WaitForSingleObject(hth3, INFINITE);

    //一定要记得关闭线程句柄

    CloseHandle(hth1);

    CloseHandle(hth2);

    CloseHandle(hth3);

    //删除临界区

    DeleteCriticalSection(&g_cs1);

    DeleteCriticalSection(&g_cs2);

    DeleteCriticalSection(&g_cs3);

}

为什么会这样呢，因为临界区有所有权的概念，即某个线程进入临界区后，就拥有该临界区的所有权，在他离开临界区之前，他可以无限次的再次进入该临界区，上例中线程A获得临界区1的所有权后，在线程C调用LeaveCriticalSection(&g_cs1)之前，A是可以无限次的进入临界区1的。利用信号量之所以可以实现题目的要求，是因为信号量没有所有权的概念，某个线程获得信号量后，如果信号量的值为0，那么他一定要等到信号量被释放时，才能再次获得

关于临界区的详细解释清参考秒杀多线程第五篇经典线程同步关键段CS

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