多線程同步之Semaphore (主要用來解決生產(chǎn)者/消費(fèi)者問題)
一 信標(biāo)Semaphore
信標(biāo)內(nèi)核對象用于對資源進(jìn)行計(jì)數(shù)。它們與所有內(nèi)核對象一樣，包含一個(gè)使用數(shù)量，但是它們也包含另外兩個(gè)帶符號的3 2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)識當(dāng)前可以使用的資源的數(shù)量。
為了正確地說明這個(gè)問題，讓我們來看一看應(yīng)用程序是如何使用信標(biāo)的。比如說，我正在開發(fā)一個(gè)服務(wù)器進(jìn)程，在這個(gè)進(jìn)程中，我已經(jīng)分配了一個(gè)能夠用來存放客戶機(jī)請求的緩沖區(qū)。我對緩沖區(qū)的大小進(jìn)行了硬編碼，這樣它每次最多能夠存放5個(gè)客戶機(jī)請求。如果5個(gè)請求尚未處理完畢時(shí)，一個(gè)新客戶機(jī)試圖與服務(wù)器進(jìn)行聯(lián)系，那么這個(gè)新客戶機(jī)的請求就會(huì)被拒絕，并出現(xiàn)一個(gè)錯(cuò)誤，指明服務(wù)器現(xiàn)在很忙，客戶機(jī)應(yīng)該過些時(shí)候重新進(jìn)行聯(lián)系。當(dāng)我的服務(wù)器進(jìn)程初始化時(shí)，它創(chuàng)建一個(gè)線程池，里面包含5個(gè)線程，每個(gè)線程都準(zhǔn)備在客戶機(jī)請求到來時(shí)對它進(jìn)行處理。
開始時(shí)，沒有客戶機(jī)提出任何請求，因此我的服務(wù)器不允許線程池中的任何線程成為可調(diào)度線程。但是，如果3個(gè)客戶機(jī)請求同時(shí)到來，那么線程池中應(yīng)該有3個(gè)線程處于可調(diào)度狀態(tài)。使用信標(biāo)，就能夠很好地處理對資源的監(jiān)控和對線程的調(diào)度，最大資源數(shù)量設(shè)置為5，因?yàn)檫@是我進(jìn)行硬編碼的緩沖區(qū)的大小。當(dāng)前資源數(shù)量最初設(shè)置為0，因?yàn)闆]有客戶機(jī)提出任何請求。當(dāng)客戶機(jī)的請求被接受時(shí)，當(dāng)前資源數(shù)量就遞增，當(dāng)客戶機(jī)的請求被提交給服務(wù)器的線程池時(shí)，當(dāng)前資源數(shù)量就遞減。
信標(biāo)的使用規(guī)則如下：
• 如果當(dāng)前資源的數(shù)量大于0，則發(fā)出信標(biāo)信號。
• 如果當(dāng)前資源數(shù)量是0，則不發(fā)出信標(biāo)信號。
• 系統(tǒng)決不允許當(dāng)前資源的數(shù)量為負(fù)值。
• 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)對象的使用數(shù)量與它的當(dāng)前資源數(shù)量混為一談。
二 API
| Semaphore function |
Description |
| CreateSemaphore |
Creates or opens a named or unnamed semaphore object. |
| CreateSemaphoreEx |
Creates or opens a named or unnamed semaphore object and returns a handle to the object. |
| OpenSemaphore |
Opens an existing named semaphore object. |
| ReleaseSemaphore |
Increases the count of the specified semaphore object by a specified amount. |
三 實(shí)例
#include <windows.h>
#include <stdio.h>
#define MAX_SEM_COUNT 6
#define THREADCOUNT 12
HANDLE ghSemaphore;
DWORD WINAPI ThreadProc( LPVOID );
void main()
{
HANDLE aThread[THREADCOUNT];
DWORD ThreadID;
int i;
// Create a semaphore with initial and max counts of MAX_SEM_COUNT
ghSemaphore = CreateSemaphore(
NULL, // default security attributes
MAX_SEM_COUNT, // initial count
MAX_SEM_COUNT, // maximum count
NULL); // unnamed semaphore
if (ghSemaphore == NULL)
{
printf("CreateSemaphore 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) ThreadProc,
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 semaphore handles
for( i=0; i < THREADCOUNT; i++ )
CloseHandle(aThread[i]);
CloseHandle(ghSemaphore);
}
DWORD WINAPI ThreadProc( LPVOID lpParam )
{
DWORD dwWaitResult;
BOOL bContinue=TRUE;
while(bContinue)
{
// Try to enter the semaphore gate.
dwWaitResult = WaitForSingleObject(
ghSemaphore, // handle to semaphore
3L); // zero-second time-out interval
switch (dwWaitResult)
{
// The semaphore object was signaled.
case WAIT_OBJECT_0:
// TODO: Perform task
printf("Thread %d: wait succeeded\n", GetCurrentThreadId());
bContinue=FALSE;
// Simulate thread spending time on task
Sleep(5);
for(int x = 0; x< 10; x++)
printf("Thread %d task!\n",GetCurrentThreadId());
// Relase the semaphore when task is finished
if (!ReleaseSemaphore(
ghSemaphore, // handle to semaphore
1, // increase count by one
NULL) ) // not interested in previous count
{
printf("ReleaseSemaphore error: %d\n", GetLastError());
}
break;
// The semaphore was nonsignaled, so a time-out occurred.
case WAIT_TIMEOUT:
printf("Thread %d: wait timed out\n", GetCurrentThreadId());
break;
}
}
return TRUE;
}四 參考
http://msdn2.microsoft.com/en-us/library/ms686946.aspx