多线程同步之 Semaphore (信号对象)

之前已经有了两种多线程的同步方法:

　　CriticalSection(临界区) 和 Mutex(互斥), 这两种同步方法差不多, 只是作用域不同;

　　CriticalSection(临界区) 类似于只有一个蹲位的公共厕所, 只能一个个地进;

　　Mutex(互斥) 对象类似于接力赛中的接力棒, 某一时刻只能一个人持有, 谁拿着谁跑.

　　什么是 Semaphore(信号或叫信号量)呢?

　　譬如到银行办业务、或者到车站买票, 原来只有一个服务员, 不管有多少人排队等候, 业务只能一个个地来.

　　假如增加了业务窗口, 可以同时受理几个业务呢?

　　这就类似与 Semaphore 对象, Semaphore 可以同时处理等待函数(如: WaitForSingleObject)申请的几个线程.

　　Semaphore 的工作思路如下:

　　1、首先要通过 CreateSemaphore(安全设置, 初始信号数, 信号总数, 信号名称) 建立信号对象;

　　参数四: 和 Mutex 一样, 它可以有个名称, 也可以没有, 本例就没有要名称(nil); 有名称的一般用于跨进程.

　　参数三: 信号总数, 是 Semaphore 最大处理能力, 就像银行一共有多少个业务窗口一样;

　　参数二: 初始信号数, 这就像银行的业务窗口很多, 但打开了几个可不一定, 如果没打开和没有一样;

　　参数一: 安全设置和前面一样, 使用默认(nil)即可.

　　2、要接受 Semaphore 服务(或叫协调)的线程, 同样需要用等待函数(如: WaitForSingleObject)排队等候;

　　3、当一个线程使用完一个信号, 应该用 ReleaseSemaphore(信号句柄, 1, nil) 让出可用信号给其他线程;

　　参数三: 一般是 nil, 如果给个数字指针, 可以接受到此时(之前)总共闲置多少个信号;

　　参数二: 一般是 1, 表示增加一个可用信号;

　　如果要增加 CreateSemaphore 时的初始信号, 也可以通过 ReleaseSemaphore.

4、最后, 作为系统内核对象, 要用 CloseHandle 关闭.

　　另外, 在 Semaphore 的总数是 1 的情况下, 就和 Mutex(互斥) 一样了.

　　在本例中, 每点击按钮, 将建立一个信号总数为 5 的信号对象, 初始信号来自 Edit1; 同时有 5 个线程去排队.

　　本例也附上了 Delphi 中 TSemaphore 类的例子, 但没有过多地纠缠于细节, 是为了尽快理出多线程的整体思路.

　　本例效果图:

　　代码文件:unit Unit1;
interface
uses
　Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms,
　Dialogs, StdCtrls;
type
　TForm1 = class(TForm)
　　Button1: TButton;
　　Edit1: TEdit;
　　procedure Button1Click(Sender: TObject);
　　procedure FormCreate(Sender: TObject);
　　procedure FormDestroy(Sender: TObject);
　　procedure Edit1KeyPress(Sender: TObject; var Key: Char);
　end;
var
　Form1: TForm1;
implementation
{$R *.dfm}
var
　f: Integer;　　　　　{用这个变量协调一下各线程输出的位置}
　hSemaphore: THandle; {信号对象的句柄}
function MyThreadFun(p: Pointer): DWORD; stdcall;
var
　i,y: Integer;
begin
　Inc(f);
　y := 20 * f;
　if WaitForSingleObject(hSemaphore, INFINITE) = WAIT_OBJECT_0 then
　begin
　　for i := 0 to 1000 do
　　begin
　　　Form1.Canvas.Lock;
　　　Form1.Canvas.TextOut(20, y, IntToStr(i));
　　　Form1.Canvas.Unlock;
　　　Sleep(1); {以免 Canvas 忙不过来}
　　end;
　end;
　ReleaseSemaphore(hSemaphore, 1, nil);
　Result := 0;
end;
procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);
var
　ThreadID: DWORD;
begin
　{不知是不是之前创建过 Semaphore 对象, 假如有先关闭}
　CloseHandle(hSemaphore);
　{创建 Semaphore 对象}
　hSemaphore := CreateSemaphore(nil, StrToInt(Edit1.Text), 5, nil);
　Self.Repaint;
　f := 0;
　CreateThread(nil, 0, @MyThreadFun, nil, 0, ThreadID);
　CreateThread(nil, 0, @MyThreadFun, nil, 0, ThreadID);
　CreateThread(nil, 0, @MyThreadFun, nil, 0, ThreadID);
　CreateThread(nil, 0, @MyThreadFun, nil, 0, ThreadID);
　CreateThread(nil, 0, @MyThreadFun, nil, 0, ThreadID);
end;
{让 Edit 只接受 1 2 3 4 5 五个数}
procedure TForm1.Edit1KeyPress(Sender: TObject; var Key: Char);
begin
　if not CharInSet(Key, ['1'..'5']) then Key := #0;
end;
procedure TForm1.FormCreate(Sender: TObject);
begin
　Edit1.Text := '1';
end;
procedure TForm1.FormDestroy(Sender: TObject);
begin
　CloseHandle(hSemaphore);
end;
end.

再用 SyncObjs 单元下的 TSemaphore 类实现一次, 使用方法差不多, 运行效果也一样:unit Unit1;
interface
uses
　Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms,
　Dialogs, StdCtrls;
type
　TForm1 = class(TForm)
　　Button1: TButton;
　　Edit1: TEdit;
　　procedure Button1Click(Sender: TObject);
　　procedure FormCreate(Sender: TObject);
　　procedure FormDestroy(Sender: TObject);
　　procedure Edit1KeyPress(Sender: TObject; var Key: Char);
　end;
var
　Form1: TForm1;
implementation
{$R *.dfm}
uses SyncObjs;
var
　f: Integer;
　MySemaphore: TSemaphore;
function MyThreadFun(p: Pointer): DWORD; stdcall;
var
　i,y: Integer;
begin
　Inc(f);
　y := 20 * f;
　if MySemaphore.WaitFor(INFINITE) = wrSignaled then
　begin
　　for i := 0 to 1000 do
　　begin
　　　Form1.Canvas.Lock;
　　　Form1.Canvas.TextOut(20, y, IntToStr(i));
　　　Form1.Canvas.Unlock;
　　　Sleep(1);
　　end;
　end;
　MySemaphore.Release;
　Result := 0;
end;
procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);
var
　ThreadID: DWORD;
begin
　if Assigned(MySemaphore) then MySemaphore.Free;
　MySemaphore := TSemaphore.Create(nil, StrToInt(Edit1.Text), 5, '');
　Self.Repaint;
　f := 0;
　CreateThread(nil, 0, @MyThreadFun, nil, 0, ThreadID);
　CreateThread(nil, 0, @MyThreadFun, nil, 0, ThreadID);
　CreateThread(nil, 0, @MyThreadFun, nil, 0, ThreadID);
　CreateThread(nil, 0, @MyThreadFun, nil, 0, ThreadID);
　CreateThread(nil, 0, @MyThreadFun, nil, 0, ThreadID);
end;
{让 Edit 只接受 1 2 3 4 5 五个数}
procedure TForm1.Edit1KeyPress(Sender: TObject; var Key: Char);
begin
　if not CharInSet(Key, ['1'..'5']) then Key := #0;
end;
procedure TForm1.FormCreate(Sender: TObject);
begin
　Edit1.Text := '1';
end;
procedure TForm1.FormDestroy(Sender: TObject);
begin
　if Assigned(MySemaphore) then MySemaphore.Free;
end;
end.