當(dāng)有多個線程的時候，經(jīng)常需要去同步這些線程以訪問同一個數(shù)據(jù)或資源。例如，假設(shè)有一個程序，其中一個線程用于把文件讀到內(nèi)存，而另一個線程用于統(tǒng)計(jì)文件中的字符數(shù)。當(dāng)然，在把整個文件調(diào)入內(nèi)存之前，統(tǒng)計(jì)它的計(jì)數(shù)是沒有意義的。但是，由于每個操作都有自己的線程，操作系統(tǒng)會把兩個線程當(dāng)作是互不相干的任務(wù)分別執(zhí)行，這樣就可能在沒有把整個文件裝入內(nèi)存時統(tǒng)計(jì)字?jǐn)?shù)。為解決此問題，你必須使兩個線程同步工作。
存在一些線程同步地址的問題，Win32提供了許多線程同步的方式。在本節(jié)你將看到使用臨界區(qū)、 互斥、信號量和事件來解決線程同步的問題。
1. 臨界區(qū)
臨界區(qū)是一種最直接的線程同步方式。所謂臨界區(qū)，就是一次只能由一個線程來執(zhí)行的一段代碼。如果把初始化數(shù)組的代碼放在臨界區(qū)內(nèi)，另一個線程在第一個線程處理完之前是不會被執(zhí)行的。
在使用臨界區(qū)之前，必須使用InitializeCriticalSection()過程來初始化它。
其聲明如下： procedure InitializeCriticalSection(varlpCriticalSection參數(shù)是一個TRTLCriticalSection類型的記錄，并且是變參。至于TRTLCriticalSection 是如何定義的，這并不重要，因?yàn)楹苌傩枰榭催@個記錄中的具體內(nèi)容。只需要在lpCriticalSection中傳遞未初始化的記錄，InitializeCriticalSection()過程就會填充這個記錄。
注意Microsoft故意隱瞞了TRTLCriticalSection的細(xì)節(jié)。因?yàn)椋鋬?nèi)容在不同的硬件平臺上是不同的。在基于Intel的平臺上，TRTLCriticalSection包含一個計(jì)數(shù)器、一個指示當(dāng)前線程句柄的域和一個系統(tǒng)事件的句柄。在Alpha平臺上，計(jì)數(shù)器被替換為一種Alpha-CPU 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，稱為spinlock。在記錄被填充后，我們就可以開始創(chuàng)建臨界區(qū)了。這時我們需要用EnterCriticalSection()和LeaveCriticalSection()來封裝代碼塊。這兩個過程的聲明如下： procedure EnterCriticalSection(var lpCriticalSection:TRRLCriticalSection);stdcall;
procedure LeaveCriticalSection(var正如你所想的，參數(shù)lpCriticalSection就是由InitializeCriticalSection()填充的記錄。
當(dāng)你不需要TRTLCriticalSection記錄時，應(yīng)當(dāng)調(diào)用DeleteCriticalSection()過程，下面是它的聲明： procedure DeleteCriticalSection(var
2. 互斥
互斥非常類似于臨界區(qū)，除了兩個關(guān)鍵的區(qū)別：首先，互斥可用于跨進(jìn)程的線程同步。其次，互斥能被賦予一個字符串名字，并且通過引用此名字創(chuàng)建現(xiàn)有互斥對象的附加句柄。
提示臨界區(qū)與事件對象(比如互斥對象)的最大的區(qū)別是在性能上。臨界區(qū)在沒有線程沖突時，要用1 0 ~ 1 5個時間片，而事件對象由于涉及到系統(tǒng)內(nèi)核要用400~600個時間片。
可以調(diào)用函數(shù)CreateMutex ( )來創(chuàng)建一個互斥量。下面是函數(shù)的聲明： function
lpMutexAttributes參數(shù)為一個指向TSecurityAttributtes記錄的指針。此參數(shù)通常設(shè)為0，表示默認(rèn)的安全屬性。bInitalOwner參數(shù)表示創(chuàng)建互斥對象的線程是否要成為此互斥對象的擁有者。當(dāng)此參數(shù)為False時， 表示互斥對象沒有擁有者。
lpName參數(shù)指定互斥對象的名稱。設(shè)為nil表示無命名，如果參數(shù)不是設(shè)為nil，函數(shù)會搜索是否有同名的互斥對象存在。如果有，函數(shù)就會返回同名互斥對象的句柄。否則，就新創(chuàng)建一個互斥對象并返回其句柄。
當(dāng)使用完互斥對象時，應(yīng)當(dāng)調(diào)用CloseHandle()來關(guān)閉它。
在程序中使用WaitForSingleObject()來防止其他線程進(jìn)入同步區(qū)域的代碼。此函數(shù)聲明如下： function
這個函數(shù)可以使當(dāng)前線程在dwMilliseconds指定的時間內(nèi)睡眠，直到hHandle參數(shù)指定的對象進(jìn)入發(fā)信號狀態(tài)為止。一個互斥對象不再被線程擁有時，它就進(jìn)入發(fā)信號狀態(tài)。當(dāng)一個進(jìn)程要終止時，它就進(jìn)入發(fā)信號狀態(tài)。dwMilliseconds參數(shù)可以設(shè)為0，這意味著只檢查hHandle參數(shù)指定的對象是否處于發(fā)信號狀態(tài)，而后立即返回。dwMilliseconds參數(shù)設(shè)為INFINITE，表示如果信號不出現(xiàn)將一直等下去。
這個函數(shù)的返回值如下
WaitFor SingleObject()函數(shù)使用的返回值
返回值 含義
WAIT_ABANDONED 指定的對象是互斥對象，并且擁有這個互斥對象的線程在沒有釋放此對象之前就已終止。此時就稱互斥對象被拋棄。這種情況下，這個互斥對象歸當(dāng)前線程所有，并把它設(shè)為非發(fā)信號狀態(tài)
WAIT_OBJECT_0 指定的對象處于發(fā)信號狀態(tài)
WAIT_TIMEOUT等待的時間已過，對象仍然是非發(fā)信號狀態(tài)再次聲明，當(dāng)一個互斥對象不再被一個線程所擁有,它就處于發(fā)信號狀態(tài)。此時首先調(diào)用WaitForSingleObject()函數(shù)的線程就成為該互斥對象的擁有者，此互斥對象設(shè)為不發(fā)信號狀態(tài)。當(dāng)線程調(diào)用ReleaseMutex()函數(shù)并傳遞一個互斥對象的句柄作為參數(shù)時，這種擁有關(guān)系就被解除，互斥對象重新進(jìn)入發(fā)信號狀態(tài)。
注意除WaitForSingleObject()函數(shù)外，你還可以使用WaitForMultipleObject()和MsgWaitForMultipleObject()函數(shù)，它們可以等待幾個對象變?yōu)榘l(fā)信號狀態(tài)。這兩個函數(shù)的詳細(xì)情況請看Win32 API聯(lián)機(jī)文檔。
3. 信號量
另一種使線程同步的技術(shù)是使用信號量對象。它是在互斥的基礎(chǔ)上建立的，但信號量增加了資源計(jì)數(shù)的功能，預(yù)定數(shù)目的線程允許同時進(jìn)入要同步的代碼。可以用CreateSemaphore()來創(chuàng)建一個信號量對象，其聲明如下： function
和CreateMutex()函數(shù)一樣，CreateSemaphore()的第一個參數(shù)也是一個指向TSecurityAttribute s記錄的指針，此參數(shù)的缺省值可以設(shè)為nil。
lInitialCount參數(shù)用來指定一個信號量的初始計(jì)數(shù)值，這個值必須在0和lMaximumCount之間。此參數(shù)大于0，就表示信號量處于發(fā)信號狀態(tài)。當(dāng)調(diào)用WaitForSingleObject()函數(shù)(或其他函數(shù))時，此計(jì)數(shù)值就減1。當(dāng)調(diào)用ReleaseSemaphore()時，此計(jì)數(shù)值加1。
參數(shù)lMaximumCount指定計(jì)數(shù)值的最大值。如果這個信號量代表某種資源，那么這個值代表可用資源總數(shù)。
參數(shù)lpName用于給出信號量對象的名稱，它類似于CreateMutex()函數(shù)的lpName參數(shù)。
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關(guān)于線程同步：
Synchronize()是在一個隱蔽的窗口里運(yùn)行，如果在這里你的任務(wù)很繁忙，你的主窗口會阻塞掉；Synchronize()只是將該線程的代碼放到主線程中運(yùn)行，并非線程同步。
臨界區(qū)是一個進(jìn)程里的所有線程同步的最好辦法，他不是系統(tǒng)級的，只是進(jìn)程級的，也就是說他可能利用進(jìn)程內(nèi)的一些標(biāo)志來保證該進(jìn)程內(nèi)的線程同步，據(jù)Richter說是一個記數(shù)循環(huán)；臨界區(qū)只能在同一進(jìn)程內(nèi)使用；臨界區(qū)只能無限期等待，不過2k增加了TryEnterCriticalSection函數(shù)實(shí)現(xiàn)0時間等待。
互斥則是保證多進(jìn)程間的線程同步，他是利用系統(tǒng)內(nèi)核對象來保證同步的。由于系統(tǒng)內(nèi)核對象可以是有名字的，因此多個進(jìn)程間可以利用這個有名字的內(nèi)核對象保證系統(tǒng)資源的線程安全性。互斥量是Win32 內(nèi)核對象，由操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理；互斥量可以使用WaitForSingleObject實(shí)現(xiàn)無限等待，0時間等待和任意時間等待。
1. 臨界區(qū)
臨界區(qū)是一種最直接的線程同步方式。所謂臨界區(qū)，就是一次只能由一個線程來執(zhí)行的一段代碼。如果把初始化數(shù)組的代碼放在臨界區(qū)內(nèi)，另一個線程在第一個線程處理完之前是不會被執(zhí)行的。在使用臨界區(qū)之前，必須使用InitializeCriticalSection()過程來初始化它。
在第一個線程調(diào)用了EnterCriticalSection()之后，所有別的線程就不能再進(jìn)入代碼塊。下一個線程要等第一個線程調(diào)用LeaveCriticalSection()后才能被喚醒。
2. 互斥
互斥非常類似于臨界區(qū)，除了兩個關(guān)鍵的區(qū)別：首先，互斥可用于跨進(jìn)程的線程同步。其次，互斥能被賦予一個字符串名字，并且通過引用此名字創(chuàng)建現(xiàn)有互斥對象的附加句柄。
提示：臨界區(qū)與事件對象(比如互斥對象)的最大的區(qū)別是在性能上。臨界區(qū)在沒有線程沖突時，要用10 ~ 15個時間片，而事件對象由于涉及到系統(tǒng)內(nèi)核要用400~600個時間片。
當(dāng)一個互斥對象不再被一個線程所擁有,它就處于發(fā)信號狀態(tài)。此時首先調(diào)用WaitForSingleObject()函數(shù)的線程就成為該互斥對象的擁有者，此互斥對象設(shè)為不發(fā)信號狀態(tài)。當(dāng)線程調(diào)用ReleaseMutex()函數(shù)并傳遞一個互斥對象的句柄作為參數(shù)時，這種擁有關(guān)系就被解除，互斥對象重新進(jìn)入發(fā)信號狀態(tài)。
可以調(diào)用函數(shù)CreateMutex()來創(chuàng)建一個互斥量。當(dāng)使用完互斥對象時，應(yīng)當(dāng)調(diào)用CloseHandle()來關(guān)閉它。
3. 信號量
另一種使線程同步的技術(shù)是使用信號量對象。它是在互斥的基礎(chǔ)上建立的，但信號量增加了資源計(jì)數(shù)的功能，預(yù)定數(shù)目的線程允許同時進(jìn)入要同步的代碼。可以用CreateSemaphore()來創(chuàng)建一個信號量對象，
因?yàn)橹辉试S一個線程進(jìn)入要同步的代碼，所以信號量的最大計(jì)數(shù)值(lMaximumCount)要設(shè)為1。ReleaseSemaphore()函數(shù)將使信號量對象的計(jì)數(shù)加1；
記住，最后一定要調(diào)用CloseHandle()函數(shù)來釋放由CreateSemaphore()創(chuàng)建的信號量對象的句柄。
WaitForSingleObject函數(shù)的返值：
WAIT_ABANDONED指定的對象是互斥對象，并且擁有這個互斥對象的線程在沒有釋放此對象之前就已終止。此時就稱互斥對象被拋棄。這種情況下，這個互斥對象歸當(dāng)前線程所有，并把它設(shè)為非發(fā)信號狀態(tài)；
WAIT_OBJECT_0 指定的對象處于發(fā)信號狀態(tài)；
WAIT_TIMEOUT等待的時間已過，對象仍然是非發(fā)信號狀態(tài)；
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VCL支持三種技術(shù)來達(dá)到這個目的：
（2） 使用critical區(qū)
如果對象沒有提高內(nèi)置的鎖定功能，需要使用critical區(qū)，Critical區(qū)在同一個時間只也許一個線程進(jìn)入。為了使用Critical區(qū)，產(chǎn)生一個TCriticalSection全局的實(shí)例。TcriticalSection有兩個方法，Acquire(阻止其他線程執(zhí)行該區(qū)域)和Release(取消阻止)
每個Critical區(qū)是與你想要保護(hù)的全局內(nèi)存相關(guān)聯(lián)。每個訪問全局內(nèi)存的線程必須首先使用Acquire來保證沒有其他線程使用它。完成以后，線程調(diào)用Release方法，讓其他線程也可以通過調(diào)用Acquire來使用這塊全局內(nèi)存。
警告：Critical區(qū)只有在所有的線程都使用它來訪問全局內(nèi)存，如果有線程直接調(diào)用內(nèi)存，而不通過Acquire，會造成同時訪問的問題。例如：LockXY是一個全局的Critical區(qū)變量。任何一個訪問全局X, Y的變量的線程，在訪問前，都必須使用Acquire LockXY.Acquire; { lock out other threads }
try
Y := sin(X);
finally
LockXY.Release;
end臨界區(qū)主要是為實(shí)現(xiàn)線程之間同步的，但是使用的時候注意，一定要在用此臨界對象同步的線程之外建立該對象（一般在主線程中建立臨界對象）。
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線程同步使用臨界區(qū)，進(jìn)程同步使用互斥對象。
Delphi中封裝了臨界對象。對象名為TCriticalSection，使用的時候只要在主線程當(dāng)中建立這個臨界對象（注意一定要在需要同步的線程之外建立這個對象）。具體同步的時候使用Lock和Unlock即可。
而進(jìn)程間同步建立互斥對象，則只需要建立一個互斥對象CreateMutex. 需要同步的時候只需要WaitForSingleObject(mutexhandle, INFINITE) unlock的時候只需要ReleaseMutex(mutexhandle);即可。
有很多方法, 信號燈, 臨界區(qū), 互斥對象,此外, windows下還可以用全局原子,共享內(nèi)存等等. 在windows體系中, 讀寫一個8位整數(shù)時原子的, 你可以依靠這一點(diǎn)完成互斥的方法. 對于能夠產(chǎn)生全局名稱的方法能夠可以在進(jìn)程間同步上(如互斥對象), 也可以用在線程間同步上;不能夠產(chǎn)生全局名稱的方法(如臨界區(qū))只能用在線程間同步上.
CreateEvent的用法
HANDLE CreateEvent(
LPSECURITY_ATTRIBUTES lpEventAttributes, // SD
BOOL bManualReset, // reset type
BOOL bInitialState, // initial state
LPCTSTR lpName // object name
);
該函數(shù)創(chuàng)建一個Event同步對象,并返回該對象的Handle
lpEventAttributes 一般為NULL
bManualReset 創(chuàng)建的Event是自動復(fù)位還是人工復(fù)位 ,如果true,人工復(fù)位,
一旦該Event被設(shè)置為有信號,則它一直會等到ResetEvent()API被調(diào)用時才會恢復(fù)
為無信號. 如果為false,Event被設(shè)置為有信號,則當(dāng)有一個wait到它的Thread時,
該Event就會自動復(fù)位,變成無信號.
bInitialState 初始狀態(tài),true,有信號,false無信號
lpName Event對象名
一個Event被創(chuàng)建以后,可以用OpenEvent()API來獲得它的Handle,用CloseHandle()
來關(guān)閉它,用SetEvent()或PulseEvent()來設(shè)置它使其有信號,用ResetEvent()
來使其無信號,用WaitForSingleObject()或WaitForMultipleObjects()來等待
其變?yōu)橛行盘?
PulseEvent()是一個比較有意思的使用方法,正如這個API的名字,它使一個Event
對象的狀態(tài)發(fā)生一次脈沖變化,從無信號變成有信號再變成無信號,而整個操作是原子的.
對自動復(fù)位的Event對象,它僅釋放第一個等到該事件的thread（如果有),而對于
人工復(fù)位的Event對象,它釋放所有等待的thread.
