windows环境利用semophore机制进行线程同步

时间:2024-07-15 19:37:38

semophore是信号量的意思,常用于PV操作,所谓PV操作就是pend(等待,直到有资源可用,并且消耗资源)

V就是释放资源。

semophore和mutex区别,mutex本意为互斥,用于线程独占资源,常用于临界区访问锁住mutex,

当线程A对mutex加锁后,其他线程不能反问临界资源,也不能加锁,直到线程A解锁,其他线程才能访问。

而semophore则可以在不同的线程之间进行pv操作,semophore可以设置最多有多少个信号量,以及初始

的信号量,当调用V操作的时候信号量数量增加一个,调用P操作时候信号量数量减少一个,但是不能超过最多

的信号量。信号量是一个非负数。

打个比方,一辆车只有一把钥匙,mutex就是这把钥匙,谁有这把钥匙才能开车,开完车把钥匙归还或者给

下一个等待的人。现在有一辆公交车,最多容纳二十个人,二十就是信号量的最大值,每个人就是一个信号量,

当人满的时候其他的人就不能上车,直到有人下车,其他人才能上车。

semophore主要适用于windows环境下的同步

下面介绍下semophore

1 创建信号量

HANDLE WINAPI CreateSemaphore(
_In_opt_ LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSemaphoreAttributes
_In_ LONG lInitialCount,
_In_ LONG lMaximumCount,
_In_opt_ LPCTSTR lpName
);
第一个参数:安全属性,如果为NULL则是默认安全属性
第二个参数:信号量的初始值,要>=0且<=第三个参数
第三个参数:信号量的最大值
第四个参数:信号量的名称
返回值:指向信号量的句柄,如果创建的信号量和已有的信号量重名,那么返回已经存在的信号量句柄

2打开其他进程中的信号量

HANDLE WINAPI OpenSemaphore(
_In_ DWORD dwDesiredAccess,
_In_ BOOL bInheritHandle,
_In_ LPCTSTR lpName
);

dwDesiredAccess:指定想要的访问权限,SEMAPHORE_ALL_ACCESS 请求对事件对象的完全访问,SEMAPHORE_MODIFY_STATE 修改状态权限,使用 ReleaseSemaphore函数需要该权限;

bInheritHandle:是否希望子进程继承信号量对象的句柄,一般设置为false;

lpName:要打开的信号量对象的名称;

3等待信号量

DWORD WINAPI WaitForSingleObject(
_In_ HANDLE hHandle,
_In_ DWORD dwMilliseconds
);

hHandle:指向内核对象的句柄;

dwMilliseconds:线程最大等待多长时间,直到该对象被触发。经常使用INFINITE,表示阻塞等待。

WaitForSingleObject为等待资源的函数,等待内核对象被触发的通用函数,在这里用于等待信号量,我们之前说过信号量的资源数是非负整数,当信号量数量

大于0,那么该函数会将信号量-1,并且返回,线程继续执行后续操作。如果信号量资源数为0,那么该线程处于等待状态,阻塞等待信号量被激活。

4 释放信号量

BOOL WINAPI ReleaseSemaphore(
_In_ HANDLE hSemaphore,
_In_ LONG lReleaseCount,
_Out_opt_ LPLONG lpPreviousCount
);

hSemaphore:信号量内核对象的句柄;

lReleaseCount:释放自己使用的资源数目,加到信号量的当前资源计数上,通常会传1,当然是根据线程使用的资源数目而定。

lpPreviousCount:返回当前资源计数的原始值,应用程序很少会用到这个值,所以一般置为NULL;

当一个线程使用完信号量对象控制的有限资源后,应该调用ReleaseSemaphore,释放使用的资源,使信号量对象的当前资源计数得到恢复。

5关闭内核对象的句柄

BOOL WINAPI CloseHandle(
_In_ HANDLE hObject
);

hObject:指向内核对象的句柄

和其他内核对象一样,无论以什么方式创建内核对象,我们都必须通过调用CloseHandle向系统表明结束使用内核对象。如果传入的句柄有效,系统将获得内核对象数据结构的地址,并将结构中的使用计数减1,

如果使用计数0,就会将内核对象销毁,从内存空间中擦除。

下面写一个例子,三个线程,分别为如数1,2,3,要求每个线程输出10此,以1,2,3分别输出。

先定义三个信号量句柄:

 HANDLE hsem1,hsem2,hsem3;

线程回调函数:

unsigned __stdcall threadFunA(void *)
{
for(int i = ; i < ; i++){
WaitForSingleObject(hsem1, INFINITE);//等待信号量
cout<<"first thread function"<<endl;
ReleaseSemaphore(hsem2, , NULL);//释放信号量2
}
return ;
}

该函数内部调用等待第一个信号量,如果获得资源,则打印日志,并且释放资源2

同样的道理,完成第二个,第三个线程回调函数

unsigned __stdcall threadFunB(void *)
{
for(int i = ; i < ; i++){
WaitForSingleObject(hsem2, INFINITE);//等待信号量
cout<<"second thread function"<<endl;
ReleaseSemaphore(hsem3, , NULL);//释放信号量3
}
return ;
} unsigned __stdcall threadFunC(void *)
{
for(int i = ; i < ; i++){
WaitForSingleObject(hsem3, INFINITE);//等待信号量
cout<<"third thread function"<<endl;
ReleaseSemaphore(hsem1, , NULL);//释放信号量
}
return ;
}

接下来在主函数创建三个线程,并且初始化第一个信号量的初始资源数为1,

第二个和第三个信号量初始资源数都是0,他们的最大资源数为1.

//创建信号量
hsem1 = CreateSemaphore(NULL, , , NULL);
hsem2 = CreateSemaphore(NULL, , , NULL);
hsem3 = CreateSemaphore(NULL, , , NULL); HANDLE hth1, hth2, hth3; //创建线程
hth1 = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, , threadFunA, NULL, , NULL);
hth2 = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, , threadFunB, NULL, , NULL);
hth3 = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, , threadFunC, NULL, , NULL);

当线程调用完回调函数才能让主线程退出,linux系统对应的api为pthread_join(),

我们这里windows api为 WaitForSingleObject

//等待子线程结束
WaitForSingleObject(hth1, INFINITE);
WaitForSingleObject(hth2, INFINITE);
WaitForSingleObject(hth3, INFINITE);

最后释放线程的句柄和信号量的句柄

 //一定要记得关闭线程句柄
CloseHandle(hth1);
CloseHandle(hth2);
CloseHandle(hth3);
CloseHandle(hsem1);
CloseHandle(hsem2);
CloseHandle(hsem3);

打印输出如下:

windows环境利用semophore机制进行线程同步

结果显示三个线程是按顺序输出的。所以信号量常用来同步线程。

源代码下载地址:http://download.****.net/detail/secondtonone1/9654799

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