多线程编程——线程的同步（六）

           虽然多线程能给我们带来好处，但是也有不少问题需要解决。例如，对于像磁盘驱动器这样独占性系统资源，由于线程可以执行进程的任何代码段，且线程的运行是由系统调度自动完成的，具有一定的不确定性，因此就有可能出现两个线程同时对磁盘驱动器进行操作，从而出现操作错误；又例如，对于银行系统的计算机来说，可能使用一个线程来更新其用户数据库，而用另外一个线程来读取数据库以响应储户的需要，极有可能读数据库的线程读取的是未完全更新的数据库，因为可能在读的时候只有一部分数据被更新过。使隶属于同一进程的各线程协调一致地工作称为线程的同步。MFC 提供了多种同步对象，下面我们只介绍最常用的四种：

1）临界区（CCriticalSection）

2）事件（CEvent）

3）互斥量（CMutex）

4）信号量（CSemaphore）

通过这些类，我们可以比较容易地做到线程同步。

         1、使用 CCriticalSection 类

         当多个线程访问一个独占性共享资源时，可以使用“临界区”对象。任一时刻只有一个线程可以拥有临界区对象，拥有临界区的线程可以访问被保护起来的资源或代码段，其他希望进入临界区的线程将被挂起等待，直到拥有临界区的线程放弃临界区时为，这样就保证了不会在同一时刻出现多个线程访问共享资源。

        CCriticalSection 类的用法非常简单，步骤如下：

1）定义 CCriticalSection 类的一个全局对象（以使各个线程均能访问），如： 

CCriticalSection critical_section；

2）在访问需要保护的资源或代码之前，调用 CCriticalSection 类的成员 Lock（）获得临界区对象：

critical_section.Lock();

在线程中调用该函数来使线程获得它所请求的临界区。如果此时没有其它线程占有临界区对象，则调用 Lock()的线程获得临界区；否则，线程将被挂起，并放入到一个系统队列中等待 ，直到当前拥有临界区的线程释放了临界区时为止。

3）访问临界区完毕后，使用 CCriticalSection 的成员函数 Unlock()来释放临界区：

critical_section.Unlock();

          再通俗一点讲，就是线程 A 执行到 critical_section.Lock(); 语句时，如果其它线程(B)正在执行 critical_section.Lock();语句后且critical_section. Unlock();语句前的语句时，线程 A 就会等待，直到线程 B 执行完 critical_section. Unlock();语句，线程 A 才会继续执行。下面再通过一个实例进行演示说明。        

         建立一个基于对话框的工程 CS_WriteDW，在对话框 IDD_CS_WRITEDW_DIALOG中加入两个按钮和两个编辑框控件，两个按钮的 ID 分别为 IDC_WRITEW 和 IDC_WRITED，标题分别为“写‘W’” 和“写‘D’”；两个编辑框的 ID 分别为IDC_W和IDC_D,属性都选中 Read-only；

        在 CCS_WriteDWDlg.h 文件中声明两个线程函数：

UINT WriteW(LPVOID pParam);
UINT WriteD(LPVOID pParam);

使用 ClassWizard 分别给 IDC_W 和 IDC_D 添加 CEdit 类变量 m_ctrlW 和 m_ctrlD；

为了文件中能够正确使用同步类，在文件开头添加：

#include "afxmt.h"

在 CCS_WriteDWDlg.cpp 文件中添加如下内容：定义临界区和一个字符数组，为了能够在不同线程间使用，定义为全局变量：

CCriticalSection critical_section;

char g_Array[10];

添加线程函数：

UINT WriteW(LPVOID lpParam)
{
	CEdit *pEdit = (CEdit*)lpParam;
	pEdit->SetWindowText("");
	
	critical_section.Lock();
	// 锁定临界区，其他线程遇到该资源时需等待
	for ( int i=0; i<10; i++)
	{
		g_Array[i]='W';
		pEdit->SetWindowText(g_Array);
		Sleep(500);
	}
	critical_section.Unlock();
	return 0;
}

UINT WriteD(LPVOID lpParam)
{
	CEdit *pEdit = (CEdit*)lpParam;
	pEdit->SetWindowText("");
	
	critical_section.Lock();
	// 锁定临界区，其他线程遇到该资源时需等待
	for ( int i=0; i<10; i++)
	{
		g_Array[i]='D';
		pEdit->SetWindowText(g_Array);
		Sleep(500);
	}
	critical_section.Unlock();
	return 0;
}

分别双击按钮 IDC_WRITEW 和 IDC_WRITED，添加其响应函数：

void CCS_WriteDWDlg::OnWritew() 
{
	CWinThread* pWriteW = AfxBeginThread(WriteW, &m_ctrlW, THREAD_PRIORITY_NORMAL,0, CREATE_SUSPENDED);
	pWriteW->ResumeThread();	
}

void CCS_WriteDWDlg::OnWrited() 
{	
	CWinThread* pWriteW = AfxBeginThread(WriteD, &m_ctrlD, THREAD_PRIORITY_NORMAL,0, CREATE_SUSPENDED);
	pWriteW->ResumeThread();	
}

工程文件下载： Visual C++临界区域线程同步工程

2、使用 CMutex 类

         互斥对象与临界区对象很像.互斥对象与临界区对象的不同在于：互斥对象可以在进程间使用，而临界区对象只能在同一进程的各线程间使用。当然，互斥对象也可以用于同一进程的各个线程间，但是在这种情况下，使用临界区会更节省系统资源，更有效率。