os中進(jìn)程線程同步機(jī)制

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1、os中的進(jìn)程/線程同步機(jī)制1常用并發(fā)機(jī)制1.1信號(hào)量(Semaphore)用于進(jìn)程間傳遞信號(hào)的一個(gè)整數(shù)值，在信號(hào)上只可以進(jìn)行三種操作，即初始化、遞減和遞增，這三種操作都是原子操作。遞減操作用于阻塞一個(gè)進(jìn)程，遞增操作用于解除一個(gè)進(jìn)程的阻塞。信號(hào)量也稱為計(jì)數(shù)信號(hào)量或一般信號(hào)量1.2二元信號(hào)量(BinarySemaphore)只取0值和1值的信號(hào)量。1.3互斥量(Mutex)類似于二元信號(hào)量。關(guān)鍵在于為其加鎖(設(shè)定值為0)的進(jìn)程和為其解鎖(設(shè)定值為1)的進(jìn)程必須為同一個(gè)進(jìn)程。1.4條件變量(Cond)一種數(shù)據(jù)類型，用于阻塞進(jìn)程或線程，直到特定的條件為真。1.5

2、管程(Monitor)一種編程語(yǔ)言結(jié)構(gòu)，它在一個(gè)抽彖數(shù)據(jù)類型中封裝了變量、訪問(wèn)過(guò)程和初始化代碼。管程的變量只能由管程自身的訪問(wèn)過(guò)程訪問(wèn)，每次只能有一個(gè)進(jìn)程在其中執(zhí)行，訪問(wèn)過(guò)程即臨界區(qū)。管程可以有一個(gè)等待進(jìn)程隊(duì)列。1.6事件標(biāo)志(EventSign)用作同步機(jī)制的一個(gè)內(nèi)存字。應(yīng)用程序代碼可為標(biāo)志屮的每個(gè)位關(guān)聯(lián)不同的事件。通過(guò)測(cè)試相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)位，線程可以等待一個(gè)或多個(gè)事件。在全部所需位都被設(shè)定(AND)或至少一個(gè)位被設(shè)定(OR)之前，線程會(huì)一直被阻塞。1.7信箱/消息(Mailbox)兩個(gè)進(jìn)程間交換信息的一種方法，也可用于同步。1.8自旋鎖(SpinLo

3、ck)一種互斥機(jī)制，進(jìn)程在一個(gè)無(wú)條件循環(huán)中執(zhí)行，等待鎖變量的值可用。2常用進(jìn)程/線程同步機(jī)制介紹2.1WindowsOS中常用進(jìn)程/線程同步機(jī)制2.1.1臨界區(qū)(CriticalSection)可用于進(jìn)程和線程同步。保證在某一時(shí)刻只有一個(gè)線程能訪問(wèn)數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)便辦法。在任意時(shí)刻只允許一個(gè)線程對(duì)共享資源進(jìn)行訪問(wèn)。如果有多個(gè)線程試圖同時(shí)訪問(wèn)臨界區(qū)，那么在有一個(gè)線程進(jìn)入后其他所有試圖訪問(wèn)此臨界區(qū)的線程將被掛起，并一直持續(xù)到進(jìn)入臨界區(qū)的線程離開(kāi)。臨界區(qū)在被釋放后，其他線程可以繼續(xù)搶占，并以此達(dá)到用原子方式操作共享資源的目的。臨界區(qū)包含兩個(gè)操作原語(yǔ)：EnterCrit

4、icalSection()進(jìn)入臨界區(qū)LeaveCriticalSection()離開(kāi)臨界區(qū)EnterCriticalSectionC)語(yǔ)句執(zhí)行后代碼將進(jìn)入臨界區(qū)以后無(wú)論發(fā)生什么,必須確保與之匹配的LeaveCriticalSection()都能夠被執(zhí)行到。否則臨界區(qū)保護(hù)的共享資源將永遠(yuǎn)不會(huì)被釋放。雖然臨界區(qū)同步速度很快，但卻只能用來(lái)同步本進(jìn)程內(nèi)的線程，而不可用來(lái)同步多個(gè)進(jìn)程中的線程。MFC提供了很多功能完備的類，我用MFC實(shí)現(xiàn)了臨界區(qū)。MFC為臨界區(qū)提供有一個(gè)CCriticalSection類,使用該類進(jìn)行線程同步處理是非常簡(jiǎn)單的。只需在線程函數(shù)中用CC

5、riticalSection類成員函數(shù)Lock()和UnLock()標(biāo)定出被保護(hù)代碼片段即可。Lock()后代碼用到的資源白動(dòng)被視為臨界區(qū)內(nèi)的資源被保護(hù)。UnLock后別的線程才能訪問(wèn)這些資源。2.1.2互斥量(Mutex)進(jìn)程和線程都可用的一種同步機(jī)制?；コ饬扛R界區(qū)很相似，只有擁有互斥對(duì)象的線程才具有訪問(wèn)資源的權(quán)限，由于互斥對(duì)象只有一個(gè)，因此就決定了任何情況下此共享資源都不會(huì)同時(shí)被多個(gè)線程所訪問(wèn)。當(dāng)前占據(jù)資源的線程在任務(wù)處理完后應(yīng)將擁有的互斥對(duì)象交出，以便其他線程在獲得后得以訪問(wèn)資源?；コ饬勘扰R界區(qū)復(fù)雜。因?yàn)槭褂没コ獠粌H僅能夠在同一應(yīng)用程序不同線程中

6、實(shí)現(xiàn)資源的安全共享，而且可以在不同應(yīng)用程序的線程之間實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的安全共享?；コ饬堪膸讉€(gè)操作原語(yǔ)：CrcateMutex()創(chuàng)建一個(gè)互斥量OpenMutex()打開(kāi)一個(gè)互斥量ReleaseMutex()釋放互斥量WaitForMultipieObjects()等待互斥量對(duì)象2.1.3信號(hào)量(Semaphore)進(jìn)程和線程都可用的同步機(jī)制。信號(hào)量對(duì)象對(duì)線程的同步方式與前面幾種方法不同，信號(hào)允許多個(gè)線程同時(shí)使用共享資源，這與操作系統(tǒng)中的PV操作相同。它指出了同時(shí)訪問(wèn)共享資源的線程最大數(shù)目。它允許多個(gè)線程在同一時(shí)刻訪問(wèn)同一資源，但是需要限制在同一時(shí)刻訪問(wèn)此資

7、源的最大線程數(shù)目。在用CreateSemaphore()創(chuàng)建信號(hào)量時(shí)即要同時(shí)指出允許的最大資源計(jì)數(shù)和當(dāng)前可用資源計(jì)數(shù)。一般是將當(dāng)前可用資源計(jì)數(shù)設(shè)置為最大資源計(jì)數(shù)，每增加一個(gè)線程對(duì)共享資源的訪問(wèn)，當(dāng)前可用資源計(jì)數(shù)就會(huì)減1,只要當(dāng)前可用資源計(jì)數(shù)是大于0的，就可以發(fā)出信號(hào)量信號(hào)。但是當(dāng)前可用計(jì)數(shù)減小到0時(shí)則說(shuō)明當(dāng)前占用資源的線程數(shù)已經(jīng)達(dá)到了所允許的最大數(shù)目，不能在允許其他線程的進(jìn)入，此時(shí)的信號(hào)量信號(hào)將無(wú)法發(fā)出。線程在處理完共享資源后，應(yīng)在離開(kāi)的同時(shí)通過(guò)ReleaseSemaphore()函數(shù)將當(dāng)前可用資源計(jì)數(shù)加k在任何時(shí)候當(dāng)前可用資源計(jì)數(shù)決不可能大于最大資源計(jì)

8、數(shù)。PV操作及信號(hào)量的概念都是由荷蘭科學(xué)家E.W.Dijkstra提出的。信號(hào)量