C++多线程（七）

矫情吗；* 2022-08-14 00:44 179阅读 0赞

多线程同步之Semaphore (主要用来解决生产者/消费者问题)  
  
一 信标Semaphore  
信标内核对象用于对资源进行计数。它们与所有内核对象一样，包含一个使用数量，但是它们也包含另外两个带符号的3 2位值，一个是最大资源数量，一个是当前资源数量。最大资源数量用于标识信标能够控制的资源的最大数量，而当前资源数量则用于标识当前可以使用的资源的数量。

为了正确地说明这个问题，让我们来看一看应用程序是如何使用信标的。比如说，我正在开发一个服务器进程，在这个进程中，我已经分配了一个能够用来存放客户机请求的缓冲区。我对缓冲区的大小进行了硬编码，这样它每次最多能够存放5个客户机请求。如果5个请求尚未处理完毕时，一个新客户机试图与服务器进行联系，那么这个新客户机的请求就会被拒绝，并出现一个错误，指明服务器现在很忙，客户机应该过些时候重新进行联系。当我的服务器进程初始化时，它创建一个线程池，里面包含5个线程，每个线程都准备在客户机请求到来时对它进行处理。

开始时，没有客户机提出任何请求，因此我的服务器不允许线程池中的任何线程成为可调度线程。但是，如果3个客户机请求同时到来，那么线程池中应该有3个线程处于可调度状态。使用信标，就能够很好地处理对资源的监控和对线程的调度，最大资源数量设置为5，因为这是我进行硬编码的缓冲区的大小。当前资源数量最初设置为0，因为没有客户机提出任何请求。当客户机的请求被接受时，当前资源数量就递增，当客户机的请求被提交给服务器的线程池时，当前资源数量就递减。

信标的使用规则如下：

• 如果当前资源的数量大于0，则发出信标信号。

• 如果当前资源数量是0，则不发出信标信号。

• 系统决不允许当前资源的数量为负值。

• 当前资源数量决不能大于最大资源数量。

当使用信标时，不要将信标对象的使用数量与它的当前资源数量混为一谈。  
  
二 API

<table style="width:705px"> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <th>Semaphore function</th> 
 <th>Description</th> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td><a href="http://msdn2.microsoft.com/en-us/library/ms682438.aspx" style="color:rgb(0,102,170); text-decoration:none" rel="nofollow">CreateSemaphore</a></td> 
 <td>Creates or opens a named or unnamed semaphore object.</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td><a href="http://msdn2.microsoft.com/en-us/library/ms682446.aspx" style="color:rgb(0,102,170); text-decoration:none" rel="nofollow">CreateSemaphoreEx</a></td> 
 <td>Creates or opens a named or unnamed semaphore object and returns a handle to the object.</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td><a href="http://msdn2.microsoft.com/en-us/library/ms684326.aspx" style="color:rgb(0,102,170); text-decoration:none" rel="nofollow">OpenSemaphore</a></td> 
 <td>Opens an existing named semaphore object.</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td><a href="http://msdn2.microsoft.com/en-us/library/ms685071.aspx" style="color:rgb(0,102,170); text-decoration:none" rel="nofollow">ReleaseSemaphore</a></td> 
 <td>Increases the count of the specified semaphore object by a specified amount.</td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

三 实例

![None.gif][]\#include <windows.h> 
![None.gif][]\#include <stdio.h> 
![None.gif][] 
![None.gif][]\#define MAX\_SEM\_COUNT 6 
![None.gif][]\#define THREADCOUNT 12 
![None.gif][] 
![None.gif][]HANDLE ghSemaphore; 
![None.gif][] 
![None.gif][]DWORD WINAPI ThreadProc( LPVOID ); 
![None.gif][] 
![None.gif][]void main() 
![ExpandedBlockStart.gif][]\{ 
![InBlock.gif][]    HANDLE aThread\[THREADCOUNT\]; 
![InBlock.gif][]    DWORD ThreadID; 
![InBlock.gif][]    int i; 
![InBlock.gif][] 
![InBlock.gif][]    // Create a semaphore with initial and max counts of MAX\_SEM\_COUNT 
![InBlock.gif][] 
![InBlock.gif][]    ghSemaphore = CreateSemaphore(  
![InBlock.gif][]        NULL,           // default security attributes 
![InBlock.gif][]        MAX\_SEM\_COUNT,  // initial count 
![InBlock.gif][]        MAX\_SEM\_COUNT,  // maximum count 
![InBlock.gif][]        NULL);          // unnamed semaphore 
![InBlock.gif][] 
![InBlock.gif][]    if (ghSemaphore == NULL)  
![ExpandedSubBlockStart.gif][]    \{ 
![InBlock.gif][]        printf("CreateSemaphore error: %d\\n", GetLastError()); 
![InBlock.gif][]        return; 
![ExpandedSubBlockEnd.gif][]    \} 
![InBlock.gif][] 
![InBlock.gif][]    // Create worker threads 
![InBlock.gif][] 
![InBlock.gif][]    for( i=0; i < THREADCOUNT; i++ ) 
![ExpandedSubBlockStart.gif][]    \{ 
![InBlock.gif][]        aThread\[i\] = CreateThread(  
![InBlock.gif][]                     NULL,       // default security attributes 
![InBlock.gif][]                     0,          // default stack size 
![InBlock.gif][]                     (LPTHREAD\_START\_ROUTINE) ThreadProc,  
![InBlock.gif][]                     NULL,       // no thread function arguments 
![InBlock.gif][]                     0,          // default creation flags 
![InBlock.gif][]                     &ThreadID); // receive thread identifier 
![InBlock.gif][] 
![InBlock.gif][]        if( aThread\[i\] == NULL ) 
![ExpandedSubBlockStart.gif][]        \{ 
![InBlock.gif][]            printf("CreateThread error: %d\\n", GetLastError()); 
![InBlock.gif][]            return; 
![ExpandedSubBlockEnd.gif][]        \} 
![ExpandedSubBlockEnd.gif][]    \} 
![InBlock.gif][] 
![InBlock.gif][]    // Wait for all threads to terminate 
![InBlock.gif][] 
![InBlock.gif][]    WaitForMultipleObjects(THREADCOUNT, aThread, TRUE, INFINITE); 
![InBlock.gif][] 
![InBlock.gif][]    // Close thread and semaphore handles 
![InBlock.gif][] 
![InBlock.gif][]    for( i=0; i < THREADCOUNT; i++ ) 
![InBlock.gif][]        CloseHandle(aThread\[i\]); 
![InBlock.gif][] 
![InBlock.gif][]    CloseHandle(ghSemaphore); 
![ExpandedBlockEnd.gif][]\} 
![None.gif][] 
![None.gif][]DWORD WINAPI ThreadProc( LPVOID lpParam ) 
![ExpandedBlockStart.gif][]\{ 
![InBlock.gif][]    DWORD dwWaitResult;  
![InBlock.gif][]    BOOL bContinue=TRUE; 
![InBlock.gif][] 
![InBlock.gif][]    while(bContinue) 
![ExpandedSubBlockStart.gif][]    \{ 
![InBlock.gif][]        // Try to enter the semaphore gate. 
![InBlock.gif][] 
![InBlock.gif][]        dwWaitResult = WaitForSingleObject(  
![InBlock.gif][]            ghSemaphore,   // handle to semaphore 
![InBlock.gif][]            3L);           // zero-second time-out interval 
![InBlock.gif][] 
![InBlock.gif][]        switch (dwWaitResult)  
![ExpandedSubBlockStart.gif][]        \{  
![InBlock.gif][]            // The semaphore object was signaled. 
![InBlock.gif][]            case WAIT\_OBJECT\_0:  
![InBlock.gif][]                // TODO: Perform task 
![InBlock.gif][]                printf("Thread %d: wait succeeded\\n", GetCurrentThreadId()); 
![InBlock.gif][]                bContinue=FALSE;             
![InBlock.gif][] 
![InBlock.gif][]                // Simulate thread spending time on task 
![InBlock.gif][]                Sleep(5); 
![InBlock.gif][] 
![InBlock.gif][]                for(int x = 0; x< 10; x++) 
![InBlock.gif][]                    printf("Thread %d task!\\n",GetCurrentThreadId()); 
![InBlock.gif][] 
![InBlock.gif][]                // Relase the semaphore when task is finished 
![InBlock.gif][] 
![InBlock.gif][]                if (!ReleaseSemaphore(  
![InBlock.gif][]                        ghSemaphore,  // handle to semaphore 
![InBlock.gif][]                        1,            // increase count by one 
![InBlock.gif][]                        NULL) )       // not interested in previous count 
![ExpandedSubBlockStart.gif][]                \{ 
![InBlock.gif][]                    printf("ReleaseSemaphore error: %d\\n", GetLastError()); 
![ExpandedSubBlockEnd.gif][]                \} 
![InBlock.gif][]                break;  
![InBlock.gif][] 
![InBlock.gif][]            // The semaphore was nonsignaled, so a time-out occurred. 
![InBlock.gif][]            case WAIT\_TIMEOUT:  
![InBlock.gif][]                printf("Thread %d: wait timed out\\n", GetCurrentThreadId()); 
![InBlock.gif][]                break;  
![ExpandedSubBlockEnd.gif][]        \} 
![ExpandedSubBlockEnd.gif][]    \} 
![InBlock.gif][]    return TRUE; 
![ExpandedBlockEnd.gif][]\}

四 参考 [http://msdn2.microsoft.com/en-us/library/ms686946.aspx][http_msdn2.microsoft.com_en-us_library_ms686946.aspx]

[None.gif]: /images/20220810/f28e5b352ece4cb9a21c30f53fb46c4d.png
[ExpandedBlockStart.gif]: /images/20220810/ae48280fe6c6419b8ea3d716e2a9340c.png
[InBlock.gif]: /images/20220810/e16a900c109d4acdb53b23834763f5c0.png
[ExpandedSubBlockStart.gif]: /images/20220810/4c18da68794c41468784457d16d11d13.png
[ExpandedSubBlockEnd.gif]: /images/20220810/ef51bb810c6b48d2b2cfda8092b5d012.png
[ExpandedBlockEnd.gif]: /images/20220810/6d22ba503edc46f68ad382ae7843dfa8.png
[http_msdn2.microsoft.com_en-us_library_ms686946.aspx]: http://msdn2.microsoft.com/en-us/library/ms686946.aspx