多线程之互斥对象(续)

上一节中说到多线程的用处，但没有举到例子。这次是一个模拟售票系统的多线程程序，主线程负责创建2个子线程，而子线程负责将票售完。全局变量tickets是共享资源，每一个线程均可访问它。

 

代码1：

#include <windows.h>
#include <iostream.h>

int tickets=100;

//线程入口函数的声明
DWORD WINAPI Func1Proc(LPVOID lpParameter);
DWORD WINAPI Func2Proc(LPVOID lpParameter);

//主线程
int main()
{
    HANDLE hThread1;
    HANDLE hThread2;

    hThread1=CreateThread(NULL,0,Func1Proc,NULL,0,NULL);
    hThread2=CreateThread(NULL,0,Func2Proc,NULL,0,NULL);
    CloseHandle(hThread1);
    CloseHandle(hThread2);

    Sleep(4000);

    return 0;
}

//线程1的入口函数
DWORD WINAPI Func1Proc(LPVOID lpParameter)
{
    while(true)
    {

        if(tickets>0)
        {
           Sleep(1);
           cout<<"thread1 sell tickets: "<<tickets--<<endl;  //tickets先输出，再减1
        }
        else
        {
           break;
        }
    }

    return 0;
}
//线程2的入口函数
DWORD WINAPI Func2Proc(LPVOID lpParameter)
{
    while(true)
    {
        if(tickets>0)
        {
           Sleep(1);
           cout<<"thread2 sell tickets: "<<tickets--<<endl;  //tickets先输出，再减1
        }
        else
        {
           break;
        }
    }

    return 0;
}

但程序的运行结果是，杂乱无章，为什么呢？因为对线程而言，时间片转到它，它就运行，比如线程1刚好执行完if那一行代码(假设此时tickets=1)，时间片却轮到了线程2，在售出为1的票号之后(再假如这时tickets尚没有减1，时间片又到了，此时tickets仍然等于1)，接着再次轮到线程1，继续执行刚才的代码，也售出为1的票号；或者(假如这时tickets已经减1，时间片又到了，此时tickets等于0)，接着再次轮到线程1，执行之后，售出的是为0的票号。这两种情况都是很糟糕的，尤其是发生在现实生活中的时候，既不能售出票号一样的票，更不能售出不存在的票号。在上面的程序中，还加了两条Sleep函数语句，但无论加不加，结果同样都坏。

证据：

(可以看到，不仅如此，如果有这种情况出现，事实可能更为糟糕!)

 

--------------------------------------------------------------------------------------------------直到这个时候，多线程之互斥对象的Mutex才浮出水面。互斥对象真正要实现的作用是，使共享资源tickets得到协调使用(即所谓的线程同步，如果这样命名的话，其实并不好理解)。它的实现原理是，通过调用函数WaitForSingleObject来获得互斥对象的拥有权，一旦该线程获得互斥对象，那么别的线程必须无限期等待(既然处于等待状态，它的代码也没有办法执行)，直到拥有互斥对象的线程调用函数ReleaseMutex释放互斥对象的拥有权。说到这里，互斥对象的机制应该就比较清楚了。

代码2：

#include <windows.h>
#include <iostream.h>

int tickets=100; //共享资源
HANDLE hMutex;   //共享对象（因为是全局变量嘛~）

//线程入口函数的声明
DWORD WINAPI Func1Proc(LPVOID lpParameter);
DWORD WINAPI Func2Proc(LPVOID lpParameter);

//主线程
int main()
{
    HANDLE hThread1;
    HANDLE hThread2;

    /*安全属性(SecurityAttributes),
     *是否拥有互斥对象(InitialOwner),
     *是否是匿名的互斥对象(MutexName)
     */
    hMutex=CreateMutex(NULL,FALSE,NULL);

    hThread1=CreateThread(NULL,0,Func1Proc,NULL,0,NULL);
    hThread2=CreateThread(NULL,0,Func2Proc,NULL,0,NULL);
    CloseHandle(hThread1);
    CloseHandle(hThread2);

    Sleep(4000);

    return 0;
}

//线程1的入口函数
DWORD WINAPI Func1Proc(LPVOID lpParameter)
{
    while(true)
    {
        WaitForSingleObject(hMutex,INFINITE);
        if(tickets>0)
        {

           cout<<"thread1 sell tickets: "<<tickets--<<endl;  //tickets先输出，再减1
        }
        else
        {
           break;
        }
        ReleaseMutex(hMutex);
    }

    return 0;
}
//线程2的入口函数
DWORD WINAPI Func2Proc(LPVOID lpParameter)
{
    while(true)
    {
        WaitForSingleObject(hMutex,INFINITE);
        if(tickets>0)
        {

           cout<<"thread2 sell tickets: "<<tickets--<<endl;  //tickets先输出，再减1
        }
        else
        {
           break;
        }
        ReleaseMutex(hMutex);
    }

    return 0;
}

这个程序需要注意的是，函数CreateMutex的3个参数和函数WaitForSingleObject的返回值，解释如下：

WINBASEAPI
HANDLE
WINAPI
CreateMutexA(
    LPSECURITY_ATTRIBUTES lpMutexAttributes, //一般为NULL,表示默认的安全属性
    BOOL bInitialOwner,                                         //当为FALSE时，表示创建互斥对象的主线程没                                                                        有互斥对象的拥有权                            

  LPCSTR lpName                                                     //当为NULL时，表示匿名的互斥对象
    );

WaitForSingleObject函数的返回值，①WAIT_OBJECT_0，所请求的对象是有信号状态；②WAIT_TIMEOUT，指定的时间间隔已过，并且所请求的对象是无信号状态；③WAIT_ABANDONED，所请求的对象是一个互斥对象，并且先前拥有该对象的线程在终止前没有释    放该对象，该对象的拥有权将授予当前调用线程，并且将该互斥对象设为无信号状态。

(显然，这时候不存在任何的问题。)

 

继续做实验，加深理解Mutex(实验结果略)：

①如果去掉线程1循环里的ReleaseMutex那一行代码，那么线程2将无法得到互斥对象，永远等待下去，运行结果只有线程1在售票;

②如果主线程里的函数CreateMutex的第二个参数为TRUE(表示主线程此时有互斥对象的拥有权)，那么线程1和线程2都没有办法得到互斥对象，只有当主线程里成对的出现函数ReleaseMutex时，也就是主线程释放互斥对象的拥有权，线程1和线程2才能够再次拥有互斥对象。

③如果主线程，在函数CreateMutex的第二个参数为TRUE的基础上(此时，互斥对象为无信号状态)，再添加函数WaitForSingleObject，由于申请互斥对象的主线程(它的线程ID)和互斥对象的拥有者(即主线程的ID)相同，所以即使互斥对象为无信号也可以再次申请到互斥对象。现在，互斥对象的内部记录是，计数器(哪个线程拥有它的次数)为2，如果要释放互斥对象的话，需要调用函数WaitForSingleObject两次。