Posted on 2008-01-10 04:02
Fox 閱讀(2719)
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G游戲編程
Author: Fox
一、多線程安全的引入：
關(guān)于什么是多線程、為什么使用多線程的問題，大家可以看看Jim Beveridge & Robert Wiener的《Win32多線程程序設(shè)計》（侯捷 譯），或者其他隨便一本提到多線程的書或文章。這里只是提到Windows環(huán)境下多線程容易引發(fā)的問題和解決辦法。
1、線程在時間片結(jié)束時退出做不到
由于Windows屬于分時操作系統(tǒng)，系統(tǒng)會為每個線程分配響應(yīng)的時間片使其工作，絕大多數(shù)線程不可能在時間片結(jié)束的時候完成其工作，而下一個時間片就有可能分配給其他線程。
2、線程獨立做不到
如果線程間不存在依賴關(guān)系，即線程A的執(zhí)行不依賴于線程B的執(zhí)行，此時即使線程B被打斷，由于線程獨立，所以二者也可以相安無事。
然而，在多線程解決方案中，線程間的通信是頻繁而且必要的。線程通信主要有兩種情況：
1) 多個線程共享相同資源；
2) 一個線程的執(zhí)行依賴于其他線程的結(jié)果或執(zhí)行情況。
這時，我們就需要實現(xiàn)共享資源及線程執(zhí)行的同步。
二、多線程安全的解決方案：
因此，多線程安全的目標就是實現(xiàn)共享資源的互斥訪問和線程執(zhí)行的同步通信。
通過對操作系統(tǒng)的學習，我們知道線程同步主要有以下方法：
1) 臨界段(Critical Section)
a) 臨界資源的取舍，宜少不宜多，宜短不宜長，一個線程只能最多等待一個臨界段；
b) 無法偵測一個臨界段是否已經(jīng)被放棄；
c) 臨界段屬于用戶對象。
2) 互斥鎖(Mutex)
同臨界段一樣，互斥鎖也主要用于保證資源的原子訪問，二者的不同之處在于：
a) 互斥鎖屬于可具名內(nèi)核對象；
b) 互斥鎖可以跨進程使用，臨界段只能用于同一進程內(nèi)；
c) 互斥鎖可以指定等待時間，而且可以等待其他內(nèi)核對象。
3) 事件(Event)
a) 事件重置具有人工重置和自動重置兩種方式，簡單說來，二者分別用于多讀和單寫；
b) 事件主要用于線程間相互通知(喚醒)；
C) 事件屬于可具名內(nèi)核對象。
4) 信號量(Semaphore)
a) 信號量屬于可具名內(nèi)核對象；
b) 信號量沒有擁有者，可被任一線程釋放；
關(guān)于Win32中這四種對象的使用和要點，更詳細的介紹可以參照《Win32多線程程序設(shè)計》或《Windows核心編程》(Jeffrey Richter)等。
三、多線程安全的實現(xiàn)：
將對數(shù)據(jù)（對象、模型、消息、Socket）的I/O處理放在同一個I/O線程中，保證如隊列的push/pop操作、鏈表的insert/delete操作、文件的write操作、socket的recv/send操作、全局變量的write操作等的互斥訪問。
新建獨立模塊，尤其是使用第三方庫的獨立模塊，大多會創(chuàng)建獨立的新線程。此時就需要對新線程中的數(shù)據(jù)操作加以注意，可以通過對操作數(shù)據(jù)的加鎖訪問解決同步問題，當然，更常見的處理方式是將新線程中的數(shù)據(jù)操作發(fā)送到專門的I/O線程中處理。
總之，多線程安全是個常說常新的話題，現(xiàn)在有人提出Lock-Free數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的解決方案(Maged M. Michael)，也有所謂的Wait-Free的解決方案(Maurice Herlihy)，而國內(nèi)網(wǎng)游界的大牛云風同學更是提出了單線程多進程的觀點和解決方案（因為不了解，按字面有可能存在斷章取義之嫌）。但不管怎么樣，從中至少可以看出，多線程，說來話長。
零零散散、東拉西扯、不知所云的講了一些東西，未必正確，更不能當作知識。全當是對上次的承諾有個交代。
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?想把多線程的問題搞明白，不是說看看操作系統(tǒng)教材，寫點多線程讀寫的代碼就夠的。且不論孰是孰非，
?單就網(wǎng)上諸多高手新學對加鎖策略鋪天蓋地的爭執(zhí)說辭甚至相互批判指責，足可見多線程開發(fā)并非只言
?片語即可挑明。
?為防止陷入細節(jié)爭論，這里先作聲明：小文僅就所學略抒拙見，無意引起爭端……
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