对CRITICAL_SECTION理解的总结

很多人对CRITICAL_SECTION的理解是错误的,认为CRITICAL_SECTION是锁定了资源,其实,CRITICAL_SECTION是不能够“锁定”资源的,它能够完成的功能,是同步不同线程的代码段。简单说,当一个线程执行了EnterCritialSection之后,cs里面的信息便被修改了,以指明哪一个线程占用了它。而此时,并没有任何资源被“锁定”。不管什么资源,其它线程都还是可以访问的(当然,执行的结果可能是错误的)。只不过,在这个线程尚未执行LeaveCriticalSection之前,其它线程碰到EnterCritialSection语句的话,就会处于等待状态,相当于线程被挂起了。 这种情况下,就起到了保护共享资源的作用。
      也正由于CRITICAL_SECTION是这样发挥作用的,所以,必须把每一个线程中访问共享资源的语句都放在EnterCritialSection和LeaveCriticalSection之间。这是初学者很容易忽略的地方。
当然,上面说的都是对于同一个CRITICAL_SECTION而言的。 如果用到两个CRITICAL_SECTION,比如说:
第一个线程已经执行了EnterCriticalSection(&cs)并且还没有执行LeaveCriticalSection(&cs),这时另一个线程想要执行EnterCriticalSection(&cs2),这种情况是可以的(除非cs2已经被第三个线程抢先占用了)。 这也就是多个CRITICAL_SECTION实现同步的思想。

       比如说我们定义了一个共享资源dwTime[100],两个线程ThreadFuncA和ThreadFuncB都对它进行读写操作。当我们想要保证dwTime[100]的操作完整性,即不希望写到一半的数据被另一个线程读取,那么用CRITICAL_SECTION来进行线程同步如下:
第一个线程函数:
DWORD   WINAPI   ThreadFuncA(LPVOID   lp)
{
            EnterCriticalSection(&cs);
            ...
            //   操作dwTime
            ...
            LeaveCriticalSection(&cs);
            return   0;
}
写出这个函数之后,很多初学者都会错误地以为,此时cs对dwTime进行了锁定操作,dwTime处于cs的保护之中。一个“自然而然”的想法就是——cs和dwTime一一对应上了。 这么想,就大错特错了。dwTime并没有和任何东西对应,它仍然是任何其它线程都可以访问的。

如果你像如下的方式来写第二个线程,那么就会有问题:
DWORD   WINAPI   ThreadFuncB(LPVOID   lp)
{
            ...
            //   操作dwTime
            ...
            return   0;
}
当线程ThreadFuncA执行了EnterCriticalSection(&cs),并开始操作dwTime[100]的时候,线程ThreadFuncB可能随时醒过来,也开始操作dwTime[100],这样,dwTime[100]中的数据就被破坏了。
      为了让CRITICAL_SECTION发挥作用,我们必须在访问dwTime的任何一个地方都加上EnterCriticalSection(&cs)和LeaveCriticalSection(&cs)语句。所以,必须按照下面的方式来写第二个线程函数:
DWORD   WINAPI   ThreadFuncB(LPVOID   lp)
{
            EnterCriticalSection(&cs);
            ...
            //   操作dwTime
            ...
            LeaveCriticalSection(&cs);
            return   0;
}
       这样,当线程ThreadFuncB醒过来时,它遇到的第一个语句是EnterCriticalSection(&cs),这个语句将对cs变量进行访问。如果这个时候第一个线程仍然在操作dwTime[100],cs变量中包含的值将告诉第二个线程,已有其它线程占用了cs。因此,第二个线程的EnterCriticalSection(&cs)语句将不会返回,而处于挂起等待状态。直到第一个线程执行了LeaveCriticalSection(&cs),第二个线程的EnterCriticalSection(&cs)语句才会返回,并且继续执行下面的操作。
        这个过程实际上是通过限制有且只有一个函数进入CriticalSection变量来实现代码段同步的。简单地说,对于同一个CRITICAL_SECTION,当一个线程执行了EnterCriticalSection而没有执行LeaveCriticalSection的时候,其它任何一个线程都无法完全执行EnterCriticalSection而不得不处于等待状态。
再次强调一次,没有任何资源被“锁定”,CRITICAL_SECTION这个东东不是针对于资源的,而是针对于不同线程间的代码段的!我们能够用它来进行所谓资源的“锁定”,其实是因为我们在任何访问共享资源的地方都加入了EnterCriticalSection和LeaveCriticalSection语句,使得同一时间只能够有一个线程的代码段访问到该共享资源而已(其它想访问该资源的代码段不得不等待)。
如果是两个CRITICAL_SECTION,就以此类推。

再举个极端的例子,可以帮助你理解CRITICAL_SECTION这个东东:
第一个线程函数:
DWORD   WINAPI   ThreadFuncA(LPVOID   lp)
{
            EnterCriticalSection(&cs);
            for(int   i=0;i <1000;i++)
                        Sleep(1000);
            LeaveCriticalSection(&cs);
            return   0;
}

第二个线程函数:
DWORD   WINAPI   ThreadFuncB(LPVOID   lp)
{
            EnterCriticalSection(&cs);
            index=2;
            LeaveCriticalSection(&cs);
            return   0;
}
       这种情况下,第一个线程中间总共Sleep了1000秒钟!它显然没有对任何资源进行什么“有意识”的保护;而第二个线程是要访问资源index的,但是由于第一个线程占用了cs,一直没有Leave,而导致第二个线程不得不登上1000秒钟……
第二个线程,真是可怜哪。。。
这个应该很说明问题了,你会看到第二个线程在1000秒钟之后开始执行index=2这个语句。
也就是说,CRITICAL_SECTION其实并不理会你关心的具体共享资源,它只按照自己的规律办事~

 

 

下面是使用 CRITICAL_SECTION 实现互斥的例子:

#include <windows.h>  
#include <iostream>   
using namespace std;

//#define USE_CRITICAL_SECTION

CRITICAL_SECTION g_cs;

DWORD WINAPI thread(PVOID pBuf)  
{   
#ifdef USE_CRITICAL_SECTION   
    EnterCriticalSection(&g_cs);   
#endif   
    LARGE_INTEGER li;   
QueryPerformanceCounter(&li);
    srand(li.QuadPart);   
    int time = rand() % 1000;   
    cout<<"Sleep time: "<<time<<" ms"<<endl;   
    Sleep(time);   
    cout<<"This is "<<(char*)pBuf<<endl;   
#ifdef USE_CRITICAL_SECTION   
    LeaveCriticalSection(&g_cs);   
#endif   
    return 0;   
}

void main()  
{   
#ifdef USE_CRITICAL_SECTION   
    InitializeCriticalSection(&g_cs);   
#endif   
    CreateThread(0, 0, &thread, "thread 1", 0, 0);   
    CreateThread(0, 0, &thread, "thread 2", 0, 0);   
    Sleep(2100);   
}

除了使用临界区(CRITICAL_SECTION)外,还有其它方法,如互斥(mutex)、事件(event)等等。

 

 

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