C++ Programmer's Cookbook

多線程之線程同步Mutex （功能與CriticalSection相同，保證某一時(shí)刻只有一個(gè)線程能夠訪問共享資源，但是是內(nèi)核對(duì)象，所以訪問速度要比CriticalSection要慢，但是增加了等待超時(shí)的功能，使用時(shí)可以根據(jù)實(shí)際的情況選擇其一）

一 Mutex
    互斥對(duì)象（mutex）內(nèi)核對(duì)象能夠確保線程擁有對(duì)單個(gè)資源的互斥訪問權(quán)。實(shí)際上互斥對(duì)象是因此而得名的。互斥對(duì)象包含一個(gè)使用數(shù)量，一個(gè)線程ID和一個(gè)遞歸計(jì)數(shù)器。
    互斥對(duì)象的行為特性與關(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。但是這也意味著不同進(jìn)程中的多個(gè)線程能夠訪問單個(gè)互斥對(duì)象，并且這意味著線程在等待訪問資源時(shí)可以設(shè)定一個(gè)超時(shí)值。

    ID用于標(biāo)識(shí)系統(tǒng)中的哪個(gè)線程當(dāng)前擁有互斥對(duì)象，遞歸計(jì)數(shù)器用于指明該線程擁有互斥對(duì)象的次數(shù)。
    互斥對(duì)象有許多用途，屬于最常用的內(nèi)核對(duì)象之一。通常來說，它們用于保護(hù)由多個(gè)線程訪問的內(nèi)存塊。如果多個(gè)線程要同時(shí)訪問內(nèi)存塊，內(nèi)存塊中的數(shù)據(jù)就可能遭到破壞。互斥對(duì)象能夠保證訪問內(nèi)存塊的任何線程擁有對(duì)該內(nèi)存塊的獨(dú)占訪問權(quán)，這樣就能夠保證數(shù)據(jù)的完整性。

互斥對(duì)象的使用規(guī)則如下：

• 如果線程ID是0（這是個(gè)無效ID），互斥對(duì)象不被任何線程所擁有，并且發(fā)出該互斥對(duì)象的通知信號(hào)。

• 如果ID是個(gè)非0數(shù)字，那么一個(gè)線程就擁有互斥對(duì)象，并且不發(fā)出該互斥對(duì)象的通知信號(hào)。

• 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，必須有一個(gè)進(jìn)程首先調(diào)用CreateMutex，以便創(chuàng)建互斥對(duì)象：
HANDLECreateMutex(
   PSECURITY_ATTRIBUTES psa,
   BOOL fInitialOwner,
   PCTSTR pszName);
 InitialOwner參數(shù)用于控制互斥對(duì)象的初始狀態(tài)。如果傳遞FALSE（這是通常情況下傳遞的值），那么互斥對(duì)象的ID和遞歸計(jì)數(shù)器均被設(shè)置為0。這意味著該互斥對(duì)象沒有被任何線程所擁有，因此要發(fā)出它的通知信號(hào)。
如果為fInitialOwner參數(shù)傳遞TRUE，那么該對(duì)象的線程ID被設(shè)置為調(diào)用線程的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)象開始時(shí)不發(fā)出通知信號(hào)。

通過調(diào)用一個(gè)等待函數(shù)，并傳遞負(fù)責(zé)保護(hù)資源的互斥對(duì)象的句柄，線程就能夠獲得對(duì)共享資源的訪問權(quán)。在內(nèi)部，等待函數(shù)要檢查線程的ID，以了解它是否是0（互斥對(duì)象發(fā)出通知信號(hào)）。如果線程ID是0，那么該線程ID被設(shè)置為調(diào)用線程的ID，遞歸計(jì)數(shù)器被設(shè)置為1，同時(shí)，調(diào)用線程保持可調(diào)度狀態(tài)。

如果等待函數(shù)發(fā)現(xiàn)ID不是0（不發(fā)出互斥對(duì)象的通知信號(hào)），那么調(diào)用線程便進(jìn)入等待狀態(tài)。系統(tǒng)將記住這個(gè)情況，并且在互斥對(duì)象的ID重新設(shè)置為0時(shí)，將線程ID設(shè)置為等待線程的ID，將遞歸計(jì)數(shù)器設(shè)置為1，并且允許等待線程再次成為可調(diào)度線程。與所有情況一樣，對(duì)互斥內(nèi)核對(duì)象進(jìn)行的檢查和修改都是以原子操作方式進(jìn)行的。

一旦線程成功地等待到一個(gè)互斥對(duì)象，該線程就知道它已經(jīng)擁有對(duì)受保護(hù)資源的獨(dú)占訪問權(quán)。試圖訪問該資源的任何其他線程（通過等待相同的互斥對(duì)象）均被置于等待狀態(tài)中。當(dāng)目前擁有對(duì)資源的訪問權(quán)的線程不再需要它的訪問權(quán)時(shí)，它必須調(diào)用ReleaseMutex函數(shù)來釋放該互斥對(duì)象：
BOOL ReleaseMutex(HANDLE hMutex);
該函數(shù)將對(duì)象的遞歸計(jì)數(shù)器遞減1。

當(dāng)該對(duì)象變?yōu)橐淹ㄖ獱顟B(tài)時(shí)，系統(tǒng)要查看是否有任何線程正在等待互斥對(duì)象。如果有，系統(tǒng)將“按公平原則”選定等待線程中的一個(gè)，為它賦予互斥對(duì)象的所有權(quán)。當(dāng)然，這意味著線程I D被設(shè)置為選定的線程的ID，并且遞歸計(jì)數(shù)器被置為1。如果沒有其他線程正在等待互斥對(duì)象，那么該互斥對(duì)象將保持已通知狀態(tài)，這樣，等待互斥對(duì)象的下一個(gè)線程就立即可以得到互斥對(duì)象。

二 API

#include <windows.h>
#include <stdio.h>

#define THREADCOUNT 64  //less than 64
HANDLE ghMutex; 
int g_x = 0;

DWORD WINAPI WriteToDatabase(LPVOID);

void main()
{
    HANDLE aThread[THREADCOUNT];
    DWORD ThreadID;
    int i;

    // Create a mutex with no initial owner
    ghMutex = CreateMutex( 
        NULL,              // default security attributes
        FALSE,             // initially not owned
        NULL);             // unnamed mutex

    if (ghMutex == NULL) 
    {
        printf("CreateMutex error: %d\n", GetLastError());
        return;
    }

    // Create worker threads

    for( i=0; i < THREADCOUNT; i++ )
    {
        aThread[i] = CreateThread( 
                     NULL,       // default security attributes
                     0,          // default stack size
                     (LPTHREAD_START_ROUTINE) WriteToDatabase, 
                     NULL,       // no thread function arguments
                     0,          // default creation flags
                     &ThreadID); // receive thread identifier

        if( aThread[i] == NULL )
        {
            printf("CreateThread error: %d\n", GetLastError());
            return;
        }
    }

    // Wait for all threads to terminate

    WaitForMultipleObjects(THREADCOUNT, aThread, TRUE, INFINITE);

    // Close thread and mutex handles
    for( i=0; i < THREADCOUNT; i++ )
        CloseHandle(aThread[i]);
    CloseHandle(ghMutex);

    printf("g_x is :%d\n",g_x);
}

DWORD WINAPI WriteToDatabase( LPVOID lpParam )
{ 
    DWORD dwCount=0, dwWaitResult; 

    // Request ownership of mutex.

    while( dwCount < 100 )
    { 
        dwWaitResult = WaitForSingleObject( 
            ghMutex,    // handle to mutex
            INFINITE);  // no time-out interval
 
        switch (dwWaitResult) 
        {
            // The thread got ownership of the mutex
            case WAIT_OBJECT_0: 
                __try { 
                    g_x++;
                    // TODO: Write to the database
                    printf("Thread %d writing to database\n", 
                           GetCurrentThreadId());
                    dwCount++;
                } 

                __finally { 
                    // Release ownership of the mutex object
                    if (! ReleaseMutex(ghMutex)) 
                    { 
                        // Deal with error.
                    } 
                } 
                break; 

            // The thread got ownership of an abandoned mutex
            case WAIT_ABANDONED: 
                return FALSE; 
        }
    }
    return TRUE; 
}