Microsoft Windows 平臺(tái)中兩種最常用的鎖定方法為 WaitForSingleObject 和 EnterCriticalSection。WaitForSingleObject 是一個(gè)過載 Microsoft API，可用于檢查和修改許多不同對象（如事件、作業(yè)、互斥體、進(jìn)程、信號(hào)、線程或計(jì)時(shí)器）的狀態(tài)。WaitForSingleObject 的一個(gè)不足之處是它會(huì)始終獲取內(nèi)核的鎖定，因此無論是否獲得鎖定，它都會(huì)進(jìn)入特權(quán)模式 (環(huán)路 0)。此 API 還進(jìn)入 Windows 內(nèi)核，即使指定的超時(shí)為 0，亦如此。此鎖定方法的另一不足之處在于，它一次只能處理 64 個(gè)嘗試對某個(gè)對象進(jìn)行鎖定的線程。WaitForSingleObject 的優(yōu)點(diǎn)是它可以全局進(jìn)行處理，這使得此 API 能夠用于進(jìn)程間的同步。它還具有為操作系統(tǒng)提供鎖定對象信息的優(yōu)勢，從而可以實(shí)現(xiàn)公平性及優(yōu)先級(jí)倒置。
通過對關(guān)鍵代碼段實(shí)施 EnterCriticalSection 和 LeaveCriticalSection API 調(diào)用，可以使用 EnterCriticalSection。此 API 具有 WaitForSingleObject 所不具備的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)橹挥写嬖阪i定爭用時(shí)，才會(huì)進(jìn)入內(nèi)核。如果不存在鎖定爭用，則此 API 會(huì)獲取用戶空間鎖定，并且在未進(jìn)入特權(quán)模式的情況下返回。如果存在爭用，則此 API 在內(nèi)核中所采用的路徑將與 WaitForSingleObject 極其相似。在低爭用的情況下，由于 EnterCriticalSection 不進(jìn)入內(nèi)核，因此鎖定開銷非常低。
不足之處是 EnterCriticalSection 無法進(jìn)行全局處理，因此無法為線程獲取鎖定的順序提供任何保證。EnterCriticalSection 是一種阻塞調(diào)用，意味著只有線程獲得對此關(guān)鍵區(qū)段的訪問權(quán)限時(shí)，該調(diào)用才會(huì)返回。Windows 引入了 TryEnterCriticalSection，TryEnterCriticalSection 是一種非阻塞調(diào)用，無論獲得鎖定與否都會(huì)立即返回。此外，EnterCriticalSection 還允許開發(fā)人員使用自旋計(jì)數(shù)對關(guān)鍵區(qū)段進(jìn)行初始化，在回退前線程會(huì)按此自旋計(jì)數(shù)嘗試獲取鎖定。通過使用 API InitializeCriticalSectionAndSpinCount，完成初始化。自旋計(jì)數(shù)可以在此調(diào)用中進(jìn)行設(shè)置，也可以在注冊表中進(jìn)行設(shè)置，以根據(jù)不同操作系統(tǒng)及其相應(yīng)的線程量程對自旋進(jìn)行更改。
如果存在鎖定爭用，則 EnterCriticalSection 和 WaitForSingleObject 都會(huì)進(jìn)入內(nèi)核。如果實(shí)現(xiàn)程度過高，從用戶模式到特權(quán)模式的轉(zhuǎn)換開銷將會(huì)非常大。
EnterCriticalSection 和 WaitForSingleObject API 調(diào)用在對使用數(shù)千個(gè)周期的運(yùn)算進(jìn)行鎖定時(shí)，通常不會(huì)影響性能。在這些情況下，鎖定調(diào)用本身的開銷不會(huì)如此突出。會(huì)導(dǎo)致性能降低的情況是粒度鎖定，獲得和釋放此鎖定要花費(fèi)數(shù)百個(gè)周期。在這些情況下，使用用戶級(jí)別鎖定則非常有益。
為了說明在低爭用的情況下 WaitForSingleObject 調(diào)用與 EnterCriticalSection 調(diào)用的開銷情況，我們分別在 1 個(gè)和 2 個(gè)線程上運(yùn)行了內(nèi)存管理鎖定內(nèi)核。在低爭用的情況下，存在加速比 (WaitForSingleObject_Time / EnterCriticalSection_Time) 大約為 5 倍的性能之差。在 2 個(gè)線程持續(xù)爭用的情況下，使用 EnterCriticalSection 和使用 WaitForSingleObject 之間的差別最小。在低爭用的情況下存在性能差距的原因如下：WaitForSingleObject 在每次調(diào)用時(shí)都進(jìn)入內(nèi)核，而 EnterCriticalSection 只有當(dāng)存在鎖定爭用時(shí)，才進(jìn)入內(nèi)核。