windows编程学习——关键代码段
多线程学习篇（一）关键代码段
一、基本概念
关键代码段：关键代码段也称之为临界区，工作在用户模式下。它是一小段代码，在执行前需要独占对一些共享资源的访问权。
优点：关键代码段工作在用户模式下，因此它简单，执行速度快。
缺点：不能在多个进程之间对线程进行同步（原因：它不是内核对象）
二、API
1、关键段相关API
CRITICAL_SECTION结构体：这是一个未公开内部信息的结构体，通过这个结构，我们就可以使用API对想要独占的代码进行操作。
使用该结构的条件：1、所有想要访问资源的线程，必须知道用来保护资源的CRITICAL_SECTION结构的地址。我们通过传入该结构体的地址，进行操作。2、任何线程在访问被保护的资源之前，都必须对这个结构体进行初始化。
VOID InitializeCriticalSection(PCRITICAL_SECTION pcs);
功能：初始化临界区
参数：psc指向CRITICAL_SECTION结构体的地址
VOID DeleteCriticalSection(PCRITICAL_SECTION pcs);
功能：重置结构体中的成员变量（而不是删除它）。注意：如果删除的话，别的线程还在使用一个关键段，就会产生不可预料的结果。
参数：psc指向CRITICAL_SECTION结构体的地址
VOID EnterCriticalSection(PCRITICAL_SECTION pcs)
功能：EnterCriticalSection会检查结构中的成员变量，这些变量表示是否有线程正在进行访问。以及哪个线程正在访问。如果没有线程访问，则获取访问权限。如果有线程正在访问，则等待。
注意：这个API内部的实现，其实只是对这个结构体做了一些列的检测，它的价值就在于它可以原子性的执行所有的检测。
参数：psc指向CRITICAL_SECTION结构体的地址
BOOL TryEnterCriticalSection(PCRITICAL_SECTION pcs)
功能：和EnterCriticalSection作用相同，只是这个API不会因为另一个线程正在使用pcs这个结构而进入等待状态，它会根据返回值判断是否可以访问。然后继续执行下面的代码
参数：psc指向CRITICAL_SECTION结构体的地址
VOID LeaveCriticalSection(PCRITICAL_SECTION pcs)
功能：更新成员函数，以表示没有任何线程访问被保护资源，同时检查其他线程有没有因为调用EnterCriticalSection而处于等待状态。如果有，则更新成员函数，将一个等待的线程切回调度状态
参数：psc指向CRITICAL_SECTION结构体的地址
2、关键段加自旋锁相关API
由于当线程试图进入一个关键段，但这个关键段正在被另一个线程占用的时候，函数会立即把调用的线程切换到等待状态。因为线程状态切换需要在内核中进行，因此开销非常大（大约1000个CPU周期）。这样，在一些需要及时获取资源的线程会有很大的影响。为此，windows为大家在关键段中加入了自旋锁，保证了实时性，但却浪费了大量CPU资源。
注意：关键段加自旋锁在单CPU上使用毫无用处，因为如果一个线程正在循环，那么占用资源的线程就没有时间放弃对资源的访问权。
BOOL InitializeCriticalSectionAndSpinCount(
PCRITICAL_SECTION pcs,
DOWRD dwSpinCount
)
功能：初始化一个PCRITICAL_SECTION结构体，和自旋锁自旋转次数。用这个API初始化后，当调用EnterCriticalSection（）的时候，会用一个锁不断循环，试图获得对资源的访问权。只有尝试失败时，才会切换到等待状态。
参数：psc指向CRITICAL_SECTION结构体的地址
dwSpinCount我们希望旋转的次数。
DWORD SetCriticalSectionSpinCount(
PCRITICAL_SECTION pcs,
DOWRD dwSpinCount
)
功能：改变设置的自旋锁自旋转的次数
三、练习
问题：现在使用关键代码段技术，完成一个火车站的售票系统，要求建立两个线程作为售票口，分别向外出售火车票。票数总数为100。编写程序，使得它们可以正常的出售。
#include
#include
DWORD WINAPI Sell_Window1(LPVOID lpParameter);
DWORD WINAPI Sell_Window2(LPVOID lpParameter);
int tickets = 100;
CRITICAL_SECTION cs;
void main()
{
HANDLE hThread1;
HANDLE hThread2;
hThread1 = CreateThread(NULL,0,Sell_Window1,NULL,0,NULL);
hThread2 = CreateThread(NULL,0,Sell_Window2,NULL,0,NULL);
InitializeCriticalSection(&cs);
Sleep(4000);
CloseHandle(hThread1);
CloseHandle(hThread2);
DeleteCriticalSection(&cs);
}
DWORD WINAPI Sell_Window1(LPVOID lpParameter)
{
while (1)
{
EnterCriticalSection(&cs);
if (tickets > 0)
{
printf("窗口1出售第%d张票\n",tickets--);
LeaveCriticalSection(&cs);
}
else
{
LeaveCriticalSection(&cs);
break;
}
}
return 0;
}
DWORD WINAPI Sell_Window2(LPVOID lpParameter)
{
while (1)
{
EnterCriticalSection(&cs);
if (tickets > 0)
{
printf("窗口2出售第%d张票\n",tickets--);
LeaveCriticalSection(&cs);
}
else
{
LeaveCriticalSection(&cs);
break;
}
}
return 0;
}