线程/进程间的通讯方式
—使用全局变量/共享内存
—使用thread中的lParam参数
—使用socket
—使用窗口和消息
—使用命名管道/匿名管道
—使用cmd参数
—使用environment变量
线程的启动,退出和lParam参数通讯
VC: #include <windows.h> DWORD WINAPI ThreadProc(LPVOID lParam); DWORD dwThreadId; HANDLE hThread = CreateThread(NULL, 0, ThreadProc, lParam, 0, &dwThreadId); ::TerminateThread(hThread, 0) //杀死线程,强烈不推荐使用! ::WaitForSingleObject(hThread, INFINITE) //等待线程退出 ::CloseHandle(hThread); //不再关心该线程 ::GetExitCodeThread (); //获取线程退出代码
.Net: Using System.Threading; Static void ThreadProc(Object lParam) Object lParam = null; Thread th = new Thread(new ParameterizedThreadStart(ThreadProc)); th.Start(lParam); th.IsBackground = true; // 主循环结束后依靠.Net运行机制自动取消该线程 th.Join(); //等待线程退出 th.Abort(); //杀死线程
进程的启动,退出,命令行和环境变量
VC: #include <windows.h> STARTUPINFO si = sizeof(STARTUPINFO) }; PROCESS_INFORMATION ps; Char* pFileName = …; Char* pArgs = …; LPVOID pEnv = NULL; BOOL bRet = CreateProcess(pFileName, pArgs, …, pEnv, NULL, &si, &ps); ::TerminateProcess(ps.hProcess, 0) //杀死进程,不推荐使用,但比TerminateThread强很多。 ::WaitForSingleObject(ps.hProcess, INFINITE) //等待进程退出 ::CloseHandle(ps.hProcess); // 不再关心该进程 ::GetExitCodeProcess(); //获取进程退出代码
.Net: Using System.Diagnotics; Process p = new Process(); p.StartInfo = new ProcessStartInfo(); p.StartInfo.FileName = …; p.StartInfo.Arguments = …; p.StartInfo.EnvironmentVariables = …; p.Start(); p.WaitForExit(); //等待进程退出 p.Kill(); //杀死进程 p.ExitCode // 获取进程退出代码
管道通讯
创建匿名管道(读管道和写管道) BOOL WINAPI CreatePipe( PHANDLE hReadPipe, PHANDLE hWritePipe, LPSECURITY_ATTRIBUTES lpPipeAttributes, DWORD nSize); 销毁匿名管道 BOOL WINAPI CloseHandle( HANDLE hPipe ); 管道通讯用例NPSample
共享内存(VC)
CreateFileMapping MapViewOfFile UnmapViewOfFile CloseHandle 共享内存实现用例ShmSample
线程 / 进程间的同步
有了以上进程通讯的方式,必然会产生同步问题。 同步的几种方式: 临界区CriticalSection --- 轻量级代码关键段 互斥锁Mutex --- 互斥锁,只能被一个进程拥有 信号量Semaphore --- 信号灯, 事件Event ---- 一次性手动或自动事件 原子变量Atomic ---- 保证一个变量值唯一性 自旋锁SpinLock ---- 用户态自旋锁,适合短代码加锁 都可以跨进程使用,但临界区跨进程必须放于共享内存中。
CriticalSection
VC: #include <windows.h> CRITICAL_SECTION sec; InitializeCriticalSection(&sec); //初始化临界区 InitializeCriticalSectionAndSpinCount(&sec, 2000); //自旋方式初始化临界区 DeleteCriticalSection(&sec); //删除临界区 EnterCritcalSection(&sec); //进入临界区 LeaveCriticalSection(&sec); //离开临界区 TryEnterCriticalSection(&sec); //试图进入临界区,进入成功要离开,否则返回FALSE 注意:尽量使用类锁(自动析构)如有性能或者防止死锁需要,尽量不使用return,防止离开时忘记释放锁
.Net: String s; lock (s) // 锁定对象s { ….; } System.Threading.Motitor.Enter(s); System.Threading.Motitor.Leave(s); //尽量加到finally块里面,避免抛出异常导致锁未释放
Mutex
VC: #include <windows.h> HANDLE mutex; mutex = CreateMutex(NULL,…); //初始化匿名互斥锁 Mutex = CreateMutex(“123”, …); //初始化有名称互斥锁 Mutex = OpenMutex(“123”, …); //打开有名称互斥锁 CloseHandle(mutex); //关闭互斥锁; WaitForSingleObject(mutex, waitTime); // 等待互斥锁,第二个参数为等待时间 ReleaseMutex(mutex); //释放互斥锁; 注意:尽量使用类锁(自动析构)如有性能或者防止死锁需要,尽量不使用return,防止离开时忘记释放锁 注意:线程/进程退出时互斥锁将自动被释放,其他等待的线程/进程将获得该锁并返回WAIT_ABANDONED.
.Net: Using System.Threading; Mutex m = new Mutex(); Mutex m = new Mutex(“123”, …); //初始化有名称互斥锁 m.WaitOne(); // 等待互斥锁 m.ReleaseMutex(); // 释放互斥锁,尽量加到finally块里面,避免抛出异常导致锁未释放
Semaphore
VC: #include <windows.h> HANDLE sem; sem = CreateSemaphore(NULL,…); //初始化匿名信号量并初始化初始信号数量 sem = CreateSemaphore(“123”, …); //初始化有名称信号量 sem = OpenSemaphore(“123”, …); //打开有名称信号量 CloseHandle(sem); //关闭信号量; WaitForSingleObject(sem, waitTime); // 等待信号量,第二个参数为等待时间,若成功,信号量计数-1 ReleaseSemaphore(sem, count); //将信号量计数增加count; 注意:尽量使用类锁(自动析构)如有性能或者防止死锁需要,尽量不使用return,防止离开时忘记释放锁 注意:线程/进程退出时信号量将不会被释放,其他等待的线程/进程将依然会锁住
.Net: Using System.Threading; Semaphore m = new Semaphore(); Semaphore m = new Semaphore(“123”, …); //初始化有名称信号量 m.WaitOne(); // 等待信号量并将信号量数目-1 m.Release (count); // 信号量计数增加count,尽量加到finally块里面,避免抛出异常导致锁未释放
利用 Semaphore 实现控制队列
—Semaphore和queue一起用,可完成完整的加锁队列,
—
—消费者每次取数据时等待信号量,等待成功后取数据(加锁)。
—生产者每次生产数据时先将数据入队(加锁),并将信号量计数+1。
Event
VC: #include <windows.h> HANDLE eve; eve = CreateEvent(NULL,…); //初始化匿名事件并初始化状态和工作方式 eve = CreateEvent(“123”, …); //初始化有名称事件 eve = OpenEvent(“123”, …); //打开有名称事件 CloseHandle(eve); //关闭事件; WaitForSingleObject(eve, waitTime); // 等待事件,第二个参数为等待时间,若成功,如工作方式为自动重置,事件将自动被重置 SetEvent(eve); // 设置事件为有信号状态 ResetEvent(eve); // 设置事件为无信号状态 注意:尽量使用类锁(自动析构)如有性能或者防止死锁需要,尽量不使用return,防止离开时忘记释放锁 注意:线程/进程退出时信号量将不会被释放,其他等待的线程/进程将依然会锁住
.Net: Using System.Threading; EventHandle m = new EventHandle (); EventHandle m = new EventHandle (“123”, …); //初始化有名称信号量 m.WaitOne(); // 等待信号量并将信号量数目-1 m.Release (count); // 信号量计数增加count,尽量加到finally块里面,避免抛出异常导致锁未释放
利用Event控制线程运行(VC)
看过很多线程代码是这样写的 DWORD WINAPI ThreadProc(LPVOID param) { while (m_bRun) { DoWork(…); Sleep(1); } } Void Stop() { m_bRun = FALSE; ::WaitForSingleObject(…); }
实际应该这样优化: DWORD WINAPI ThreadProc(LPVOID param) { while (TRUE) { DWORD dwRet = WaitForSingleObject(hEvent, 1); if (dwRet == WAIT_OBJECT_0) break; DoWork(…); Sleep(1); } } Void Stop() { SetEvent(hEvent); ::WaitForSingleObject(…); }
原子变量
—原子变量的原理
原子变量的原理是利用硬件支持锁定某块内存的功能实现,就算有多个CPU同时访问该段内存,也只有一个能进入该内存,其他CPU将被锁住。
由于原子变量并非对代码段加锁,而是对数据区加锁,并且锁的空间很小,因此一般只适合数量上的(引用计数)或者数值上的(个数,次数)的加锁。
VC: InterlockedIncrement, InterlockedExchangeAdd, InterlockedDecrement, …
.Net: System.Threading.Interlocked类
自旋锁
—自旋锁是用户态锁,利用锁定某块内存的方式不断读取该块内存数据来加锁/解锁,工作机理和原子变量类似,但要注意自旋锁仅适合非单核CPU(单核在用户态自旋是没有意义的)和较短代码段的锁,若锁的时间过长将引起大量的CPU耗损。
同步与死锁
—死锁原因
—忘记在某个地方释放锁
—使用TerminateThread/TerminateProcess导致锁对象未释放
—加锁未按顺序加锁
—锁太多,不知该如何加锁
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—每个锁的锁周期要短,不要对非关键代码区域段加锁
—每个锁的目的要明确,不要一个锁去锁太多的对象和元素
—加锁要按顺序加锁
—注意SendMessage类函数和回调函数的加锁,确保在调用之前已经释放了应该释放的锁