多线程编程——线程的同步(六)
2014-11-28 15:05
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虽然多线程能给我们带来好处,但是也有不少问题需要解决。例如,对于像磁盘驱动器这样独占性系统资源,由于线程可以执行进程的任何代码段,且线程的运行是由系统调度自动完成的,具有一定的不确定性,因此就有可能出现两个线程同时对磁盘驱动器进行操作,从而出现操作错误;又例如,对于银行系统的计算机来说,可能使用一个线程来更新其用户数据库,而用另外一个线程来读取数据库以响应储户的需要,极有可能读数据库的线程读取的是未完全更新的数据库,因为可能在读的时候只有一部分数据被更新过。使隶属于同一进程的各线程协调一致地工作称为线程的同步。MFC 提供了多种同步对象,下面我们只介绍最常用的四种:
1)临界区(CCriticalSection)
2)事件(CEvent)
3)互斥量(CMutex)
4)信号量(CSemaphore)
通过这些类,我们可以比较容易地做到线程同步。
1、使用 CCriticalSection 类
当多个线程访问一个独占性共享资源时,可以使用“临界区”对象。任一时刻只有一个线程可以拥有临界区对象,拥有临界区的线程可以访问被保护起来的资源或代码段,其他希望进入临界区的线程将被挂起等待,直到拥有临界区的线程放弃临界区时为,这样就保证了不会在同一时刻出现多个线程访问共享资源。
CCriticalSection 类的用法非常简单,步骤如下:
1)定义 CCriticalSection 类的一个全局对象(以使各个线程均能访问),如:
2)在访问需要保护的资源或代码之前,调用 CCriticalSection 类的成员 Lock()获得临界区对象:
在线程中调用该函数来使线程获得它所请求的临界区。如果此时没有其它线程占有临界区对象,则调用 Lock()的线程获得临界区;否则,线程将被挂起,并放入到一个系统队列中等待 ,直到当前拥有临界区的线程释放了临界区时为止。
3)访问临界区完毕后,使用 CCriticalSection 的成员函数 Unlock()来释放临界区:
再通俗一点讲,就是线程 A 执行到 critical_section.Lock(); 语句时,如果其它线程(B)正在执行 critical_section.Lock();语句后且critical_section. Unlock();语句前的语句时,线程 A 就会等待,直到线程 B 执行完 critical_section. Unlock();语句,线程 A 才会继续执行。下面再通过一个实例进行演示说明。
建立一个基于对话框的工程 CS_WriteDW,在对话框 IDD_CS_WRITEDW_DIALOG中加入两个按钮和两个编辑框控件,两个按钮的 ID 分别为 IDC_WRITEW 和 IDC_WRITED,标题分别为“写‘W’” 和“写‘D’”;两个编辑框的 ID 分别为IDC_W和IDC_D,属性都选中 Read-only;
在 CCS_WriteDWDlg.h 文件中声明两个线程函数:
使用 ClassWizard 分别给 IDC_W 和 IDC_D 添加 CEdit 类变量 m_ctrlW 和 m_ctrlD;
为了文件中能够正确使用同步类,在文件开头添加:
在 CCS_WriteDWDlg.cpp 文件中添加如下内容:定义临界区和一个字符数组,为了能够在不同线程间使用,定义为全局变量:
CCriticalSection critical_section;
char g_Array[10];
添加线程函数:
2、使用 CMutex 类
互斥对象与临界区对象很像.互斥对象与临界区对象的不同在于:互斥对象可以在进程间使用,而临界区对象只能在同一进程的各线程间使用。当然,互斥对象也可以用于同一进程的各个线程间,但是在这种情况下,使用临界区会更节省系统资源,更有效率。
1)临界区(CCriticalSection)
2)事件(CEvent)
3)互斥量(CMutex)
4)信号量(CSemaphore)
通过这些类,我们可以比较容易地做到线程同步。
1、使用 CCriticalSection 类
当多个线程访问一个独占性共享资源时,可以使用“临界区”对象。任一时刻只有一个线程可以拥有临界区对象,拥有临界区的线程可以访问被保护起来的资源或代码段,其他希望进入临界区的线程将被挂起等待,直到拥有临界区的线程放弃临界区时为,这样就保证了不会在同一时刻出现多个线程访问共享资源。
CCriticalSection 类的用法非常简单,步骤如下:
1)定义 CCriticalSection 类的一个全局对象(以使各个线程均能访问),如:
CCriticalSection critical_section;
2)在访问需要保护的资源或代码之前,调用 CCriticalSection 类的成员 Lock()获得临界区对象:
critical_section.Lock();
在线程中调用该函数来使线程获得它所请求的临界区。如果此时没有其它线程占有临界区对象,则调用 Lock()的线程获得临界区;否则,线程将被挂起,并放入到一个系统队列中等待 ,直到当前拥有临界区的线程释放了临界区时为止。
3)访问临界区完毕后,使用 CCriticalSection 的成员函数 Unlock()来释放临界区:
critical_section.Unlock();
再通俗一点讲,就是线程 A 执行到 critical_section.Lock(); 语句时,如果其它线程(B)正在执行 critical_section.Lock();语句后且critical_section. Unlock();语句前的语句时,线程 A 就会等待,直到线程 B 执行完 critical_section. Unlock();语句,线程 A 才会继续执行。下面再通过一个实例进行演示说明。
建立一个基于对话框的工程 CS_WriteDW,在对话框 IDD_CS_WRITEDW_DIALOG中加入两个按钮和两个编辑框控件,两个按钮的 ID 分别为 IDC_WRITEW 和 IDC_WRITED,标题分别为“写‘W’” 和“写‘D’”;两个编辑框的 ID 分别为IDC_W和IDC_D,属性都选中 Read-only;
在 CCS_WriteDWDlg.h 文件中声明两个线程函数:
UINT WriteW(LPVOID pParam); UINT WriteD(LPVOID pParam);
使用 ClassWizard 分别给 IDC_W 和 IDC_D 添加 CEdit 类变量 m_ctrlW 和 m_ctrlD;
为了文件中能够正确使用同步类,在文件开头添加:
#include "afxmt.h"
在 CCS_WriteDWDlg.cpp 文件中添加如下内容:定义临界区和一个字符数组,为了能够在不同线程间使用,定义为全局变量:
CCriticalSection critical_section;
char g_Array[10];
添加线程函数:
UINT WriteW(LPVOID lpParam) { CEdit *pEdit = (CEdit*)lpParam; pEdit->SetWindowText(""); critical_section.Lock(); // 锁定临界区,其他线程遇到该资源时需等待 for ( int i=0; i<10; i++) { g_Array[i]='W'; pEdit->SetWindowText(g_Array); Sleep(500); } critical_section.Unlock(); return 0; } UINT WriteD(LPVOID lpParam) { CEdit *pEdit = (CEdit*)lpParam; pEdit->SetWindowText(""); critical_section.Lock(); // 锁定临界区,其他线程遇到该资源时需等待 for ( int i=0; i<10; i++) { g_Array[i]='D'; pEdit->SetWindowText(g_Array); Sleep(500); } critical_section.Unlock(); return 0; }分别双击按钮 IDC_WRITEW 和 IDC_WRITED,添加其响应函数:
void CCS_WriteDWDlg::OnWritew() { CWinThread* pWriteW = AfxBeginThread(WriteW, &m_ctrlW, THREAD_PRIORITY_NORMAL,0, CREATE_SUSPENDED); pWriteW->ResumeThread(); } void CCS_WriteDWDlg::OnWrited() { CWinThread* pWriteW = AfxBeginThread(WriteD, &m_ctrlD, THREAD_PRIORITY_NORMAL,0, CREATE_SUSPENDED); pWriteW->ResumeThread(); }工程文件下载:Visual C++临界区域线程同步工程
2、使用 CMutex 类
互斥对象与临界区对象很像.互斥对象与临界区对象的不同在于:互斥对象可以在进程间使用,而临界区对象只能在同一进程的各线程间使用。当然,互斥对象也可以用于同一进程的各个线程间,但是在这种情况下,使用临界区会更节省系统资源,更有效率。
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