临界区、线程锁和互斥体

Asura 2018年04月18日 99次浏览

临界区、线程锁和互斥体

不可重入函数

不可重入函数: 当这个函数返回前,不可以被其他线程调用

原因:

printf : 访问了引用全局变量stdout
malloc : 引用了全局内存分配表
free   : 引用的全局内存分配表

类似的 假如我在我的线程中使用全局变量会不会出现类似问题?

坑:

当多线程同时去访问所谓不可重入函数的时候,当A线程调用printf执行完毕之前,发生了线程切换去执行B线程,而B线程如果又再等待A线程的时候,那么就会有几率触发bug,永久等待。。。。

临界区 -共享资源

比如上图

尽管A B C D 四个线程都回去访问全局变量。而且在访问一半的时候有可能会出现线程上下文切换。但是我们在变量前面加了一把锁,比如A线程访问一半时 发生了线程切换。此时B线程再去访问也是无法访问的。等线程切换回A 之后 A 访问完毕释放。其他线程才可以正常访问

有多个线程同时使用的变量,我们称为临界变量

同一进程中,不同线程的共享资源访问解决办法:线程锁

如左图,当A线程访问共享资源使用一半的时候,如果发生线程切换,B线程去访问并修改了共享资源,那么切换回A的时候拿到的值必然是错误的。

如何简单的解决这种问题?

此时引入线程锁的概念:

当 线程访问共享资源的时候 需要取得锁,取得锁的才可以访问资源,访问完毕后释放锁,其他线程才可以访问

  • 创建全局变量

    CRITICAL_SECTION cs;            //创建令牌
    
  • 初始化全局变量

    InitializeCriticalSection(&cs); //初始化令牌
    
  • 实现临界区

    EnterCriticalSection(&cs);      //进入临界区
    LeaveCriticalSection(&cs);      //离开临界区
    

跨进程访问共享资源 :互斥体

线程间可以通过线程锁来防止发生错误,进程间也可以通过锁来限制

这就是互斥体

因为需要跨进程加锁,所以互斥体不能存在用户区中。只能存在于同时访问共享资源的共享内核区

常用的互斥体的操作:

//创建互斥体
HANDLE CreateMutex
(
    LPSECURITY_ATTRIBUTES lpMutexAttributes,  // 安全属性
    BOOL bInitialOwner,                       // 初始信号
    LPCTSTR lpName                            // 对象名称
);
//等待信号到达
DWORD WaitForSingleObject
(
    HANDLE hHandle,                           // 等待对象的句柄
    DWORD dwMilliseconds                      // 超时时间
);
//释放互斥体
BOOL ReleaseMutex
( 
  HANDLE hMutex                              // 释放的内核对象
);
  1. 加入A进程先创建的互斥体,那么B进程如何找到A创建的互斥体?

  2. 加入我们不能确定AB两个进程谁先启动,那么由会来先创建我们的互斥体?谁后来打开前者创建的互斥体?

    一个进程调用CreateMutex 时候如果内核中没有名字为参数lpName的互斥体的时候,系统就会创建对象,不并且返回句柄。当其他进程中的线程访问的时候,也调用CreateMutex,并且lpName 参数与前面调用的进程相同的时候,在内核区中已经有此名字的互斥体,此时不会创建新对象,会直接返回之前内核中创建好的对象

线程锁与互斥体的区别

线程锁与互斥体的区别:

  1. 线程锁只能用于单个进程内部的线程控制
  2. 互斥体可以设定等待超时,但线程锁不能
  3. 线程意外终结时,Mutex可以避免无限等待
  4. Mutex效率没有线程锁高