多線程同步之Semaphore (主要用來解決生產者/消費者問題)
一 信標Semaphore
信標內核對象用于對資源進行計數(shù)。它們與所有內核對象一樣，包含一個使用數(shù)量，但是它們也包含另外兩個帶符號的3 2位值，一個是最大資源數(shù)量，一個是當前資源數(shù)量。最大資源數(shù)量用于標識信標能夠控制的資源的最大數(shù)量，而當前資源數(shù)量則用于標識當前可以使用的資源的數(shù)量。
為了正確地說明這個問題，讓我們來看一看應用程序是如何使用信標的。比如說，我正在開發(fā)一個服務器進程，在這個進程中，我已經分配了一個能夠用來存放客戶機請求的緩沖區(qū)。我對緩沖區(qū)的大小進行了硬編碼，這樣它每次最多能夠存放5個客戶機請求。如果5個請求尚未處理完畢時，一個新客戶機試圖與服務器進行聯(lián)系，那么這個新客戶機的請求就會被拒絕，并出現(xiàn)一個錯誤，指明服務器現(xiàn)在很忙，客戶機應該過些時候重新進行聯(lián)系。當我的服務器進程初始化時，它創(chuàng)建一個線程池，里面包含5個線程，每個線程都準備在客戶機請求到來時對它進行處理。
開始時，沒有客戶機提出任何請求，因此我的服務器不允許線程池中的任何線程成為可調度線程。但是，如果3個客戶機請求同時到來，那么線程池中應該有3個線程處于可調度狀態(tài)。使用信標，就能夠很好地處理對資源的監(jiān)控和對線程的調度，最大資源數(shù)量設置為5，因為這是我進行硬編碼的緩沖區(qū)的大小。當前資源數(shù)量最初設置為0，因為沒有客戶機提出任何請求。當客戶機的請求被接受時，當前資源數(shù)量就遞增，當客戶機的請求被提交給服務器的線程池時，當前資源數(shù)量就遞減。
信標的使用規(guī)則如下：
• 如果當前資源的數(shù)量大于0，則發(fā)出信標信號。
• 如果當前資源數(shù)量是0，則不發(fā)出信標信號。
• 系統(tǒng)決不允許當前資源的數(shù)量為負值。
• 當前資源數(shù)量決不能大于最大資源數(shù)量。
當使用信標時，不要將信標對象的使用數(shù)量與它的當前資源數(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