第9章用内核对象进行线程同步（1）

第9章用内核对象进行线程同步（1）_事件对象（Event）

9.1 等待函数

（1）WaitForSingleObject(hObject,dwMilliseonds);

　　①dwMilliseconds为INFINITE时表示无限等待

　　②dwMilliseconds=0时表示立即返回，即使它要等待的条件还没满足

　　③dwMilliseconds为其它值时（单位为ms），其返回值有三种情况：A、WAIT_OBJECT_0表示等待的对象触发。WAIT_TIMEOUT表示超时。WAIT_FAILED：表示可能传入了无效句柄，可进一步调用GetLastError来得到更详细的信息。

（2）WaitForMultipleObjects函数

参数	描述
nCount	要等待的内核对象的数量，这个值必须在1～MAXIMUM_WAIT_OBJECTS之间（即最多64个）
lpHandles	指向等待的内核对象的数组
bWaitAll	TRUE时表示等待的所有内核对象都触发；FALSE：只要有一个触发就返回
dwMilliseconds	与WaitForSingleObject的含义相同
返回值	WAIT_FAILED：传入了无效句柄。 WAIT_TIMEOUT：超时 WAIT_OBJECT_0～WAIT_OBJECT_x：如果bWaitAll为TRUE时，则当所有对象被触发时返回WAIT_OBJECT_0；如果bWaitAll为FALSE，则只要有一个对象被触发，函数就返回WAIT_OBJECT_x，其中的x表示上述被触发对象在lpHandles数组中的下标，即用于通知是哪个对象被触发。

9.2 等待成功所引起的副作用

（1）WaitForSingleObject或WaitForMultipleObjects函数在调用成功后，如果对象的状态也被改变了，这称为“等待成功所引起的副作用”（注意调用失败并不会改变对象状态）。如事件对象(Event)，当为“自动设置”时，在调用WaitForSingleObject成功以后会被自动恢复初始的为“无信号”状态，这就是副作用。当然如果设置为“手动”，则不会有这种副作用。此外，其他对象有的也有副作用，但有的完全没有。

（2）举例说明等待成功的副作用（设两个线程以完全相同的方式调用WaitForMultiple*函数）

HANDLE hEvent[2];

hEvent[0] = hAutoResetEvent1; //初始化时为“无信号”状态

hEvent[1] = hAutoResetEvent2; //初始化时为“无信号”状态

WaitForMultipleObjects(2,hEvent,TRUE,INFINITE);

　　①刚调用WaitFor*函数时，两个事件对象均未被触发，所以两个线程都进入等待状态。

　　②然后当hAutoResetEvent1被触发，但由于hAutoResetEvent2未被触发，所以系统不会唤醒任何一个线程，所以WaitFor*函数没有成功返回，不会对hAutoResetEvent1对象产生副作用。

　　③接下来hAutoResetEvent2被触发，此时两个线程中的一个检测到，并等待成功。这时该线程的WaitFor*函数会以原子方式将两个事件对象重设为“无信号”状态（即在改变两个事件状态的过程不允许被打断，此时其它线程无法访问和改变这两个事件对象，这种原子方式的特征是为了防止死锁的发生，见课本P236页）。但对于另一个线程来说，虽然他曾经检测到hAutoResetEvent1被触发，但现在看到的状态却是未触发，所以它会继续等待，直到这两个对象都被触发。这就是副作用，因为hAutoResetEvent曾经被触发过，而现在还要重新等待。

9.3 事件内核对象

（1）创建事件内核对象:CreateEvent函数

参数	描述
psa	安全属性（如使用计数、句柄继承等）
bManualReset	TRUE：手动重置事件，两个特点：①当事件被触发时，正在等待该事件的所有线程都变为可调度；②调用WaitFor函数后，不会自动重置对象为“无信号”状态。 FALSE：自动重置事件，两个特点：①当事件被触发时，只有一个正在等待该事件的线程变为可调度；②调用WaitFor函数会，会自动将事件的状态重置为“无信号”
bInitialState	创建时的初始状态，TRUE为有信号，FALSE为无信号。
pszName	对象的名字
返回值	返回与当前进程相关的事件内核对象句柄

（2）CreateEventEx函数

参数	描述
psa	安全属性（如使用计数、句柄继承等）
pszName	对象的名字
dwFlags	CREATE_EVENT_INITIAL_SET(0x02):初始化为触发状态 CREATE_EVENT_MANUAL_RESET(0x01):手动重置事件
dwDesiredAccess	返回句柄的访问权限
返回值	返回与当前进程相关的事件内核对象句柄

（3）SetEvent——将事件设为触发状态

（4）ResetEvent——重置事件为未触发状态

★对于自动重置事件：当线程成功等到事件对象时，会自动重置为未触发状态，而不必调用ResetEvent函数

（5）PulseEvent函数——脉冲事件函数

　　①先触发事件然后立刻恢复到未触发状态，相当于调用SetEvent后立即调用ResetEvent。

　　②如果是手动重置事件调用PulseEvent，则会将所有正在等待事件的线程变成可调度状态。如果是自动重置事件，那么只有一个正在等待该事件的线程会变成可调度状态。

　　③如果当事件被脉冲触发的时候没有线程正在等待该事件，则不会产生任何效果。

（6）手动重置事件与自动重置事件的比较

【伪代码分析】

#include <stdio.h>
#include <windows.h>
#include <process.h>
#include <tchar.h>

typedef unsigned(__stdcall *PTHREAD_START) (void *);

DWORD WINAPI WordCount(PVOID pvParam);
DWORD WINAPI SpellCheck(PVOID pvParam);
DWORD WINAPI GrammarCheck(PVOID pvParam);

HANDLE g_hEvent;

int _tmain()
{
    //创建一个手动，未触发的事件
    g_hEvent = CreateEvent(NULL, TRUE, FALSE, NULL);

    //创建3个线程
    HANDLE hThread[3];
    DWORD  dwThreadID;
    hThread[0] = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, (PTHREAD_START)WordCount,NULL, 0,(unsigned *)&dwThreadID);
    hThread[1] = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, (PTHREAD_START)SpellCheck,NULL, 0, (unsigned *)&dwThreadID);
    hThread[2] = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, (PTHREAD_START)GrammarCheck,NULL, 0, (unsigned *)&dwThreadID);

    //打开文件并读入内存
    OpenFileAndReadContentsIntoMemory(...);

    //因为是手动重置事件，所以会同时唤醒3个线程
    //假设上面的Open*函数己经把数据读到内存中，则当3个线程被唤醒
    //时则会时候对该文件进行“字数统计”、“拼写检查”和“语法检查”
    //因为这3个操作都是读操作，所以可以同时进程。
    SetEvent(g_hEvent);
    ...
    return 0;
}

//“字数统计”
DWORD WINAPI  WordCount(PVOID pvParam)
{
    //等待文件的数据被全部载入内存
    WaitForSingleObject(g_hEvent, INFINITE);

    //访问内存块，因3个线程同时访问内存，所以这里只能是共享方式访问
    ...
    return 0;
}

//“拼写检查”
DWORD WINAPI  SpellCheck(PVOID pvParam)
{
    //等待文件的数据被全部载入内存
    WaitForSingleObject(g_hEvent, INFINITE);

    //访问内存块，因3个线程同时访问内存，所以这里只能是共享方式访问
    ...
        return 0;
}

//“语法检查”
DWORD WINAPI  GrammarCheck(PVOID pvParam)
{
    //等待文件的数据被全部载入内存
    WaitForSingleObject(g_hEvent, INFINITE);

    //访问内存块，因3个线程同时访问内存，所以这里只能是共享方式
    ...
        return 0;
}

//如果将以上的事件对象改为自动重置时，即
g_hEvent = CreateEvent(NULL, TRUE, FALSE, NULL);

//此时的只要唤醒其中一个线程
SetEvent(g_hEvent);

//此时的各线程函数会改为如果的形式，这时只有一个线程被唤醒
DWORD WINAPI  WordCountSpellCheckGrammarCheck (PVOID pvParam)
{
    //等待文件的数据被全部载入内存
    WaitForSingleObject(g_hEvent, INFINITE); //因为是自动对象，该函数调用后会自动被设为未触发

    //访问内存块，因为此时只唤醒一个线程，所以对内存的访问可以是可读可写的
    ...
    SetEvent(g_hEvent); //唤醒剩下的2个线程中的一个，这句是与手动事件不同的，因为手动会全部唤醒，无需这句
    return 0;
}

【HandShake示例程序】——演示事件内核对象的使用，用于通知某项任务是否完成

/************************************************************************
Module：Handshake.cpp
Notices：Copyright(c)2008 Jeffrey Richter & Christophe Nasarre
************************************************************************/
#include "../../CommonFiles/CmnHdr.h"
#include <tchar.h>
#include "resource.h"

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//当客户端发出一个请求后，事件触发
HANDLE g_hevtRequestSubmitted;

//当服务端发出一个结果给客户端时，事件触发
HANDLE g_hevtResultReturned;

//客户线程与服务线程共享的缓冲区
TCHAR g_szSharedRequestAndResultBuffer[1024];

//客户端发送一个特殊的字符串，用来结束程序
TCHAR g_szServerShutdown[] = TEXT("Server Shutdown");

//主对话框句柄。当服务线程接收到关闭消息时，会检测该句柄是否有效
HWND g_hMainDlg;

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
DWORD WINAPI ServerThread(PVOID pvParam)
{
    //假设服务线程没被停止
    BOOL fShutdown = FALSE;

    while (!fShutdown){

        //等待客户线程提交请求
        WaitForSingleObject(g_hevtRequestSubmitted, INFINITE);

        //检查是否要结束程序（并关闭对话框时，会设置退出字符串）
        //这里检查g_hMainDlg==NULL，可以防止用户手动输入“Server Shutdown”字符串
        //而导致该线程退出的现象，也就是用户输入该字符串并不退出。
        fShutdown = (g_hMainDlg == NULL) &&
            (_tcscmp(g_szSharedRequestAndResultBuffer, g_szServerShutdown) == 0);

        if (!fShutdown){
            //处理客户线程的请求
            _tcsrev(g_szSharedRequestAndResultBuffer);  //反转字符串
        }

        //通知客户线程，服务线程己处理完毕
        SetEvent(g_hevtResultReturned);
    }

    //客户线程要求退出
    return 0;
}

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
BOOL  Dlg_OnInitDialog(HWND hwnd, HWND hwndFocus, LPARAM lParam)
{
    chSETDLGICONS(hwnd, IDI_HANDSHAKE);

    //初始化编辑框
    Edit_SetText(GetDlgItem(hwnd, IDC_REQUEST), TEXT("Some test data"));

    g_hMainDlg = hwnd;
    return TRUE;
}

void Dlg_OnCommand(HWND hwnd, int id, HWND hwndCtrl, UINT codeNotify)
{
    switch (id)
    {
    case IDCANCEL:
        EndDialog(hwnd, id);
        break;
    case IDC_SUBMIT:

        //将客户请求的字符串拷入共享缓冲区
        Edit_GetText(GetDlgItem(hwnd, IDC_REQUEST),
                     g_szSharedRequestAndResultBuffer,_countof(g_szSharedRequestAndResultBuffer));
        //客户线程提交请求，表示缓冲区己准备好。并等待服务线程返回处理结果
        SignalObjectAndWait(g_hevtRequestSubmitted,
                            g_hevtResultReturned, INFINITE,FALSE);
        
        //显示服务线程的处理结果
        Edit_SetText(GetDlgItem(hwnd, IDC_RESULT), g_szSharedRequestAndResultBuffer);
        break;
    }
}

INT_PTR WINAPI Dlg_Proc(HWND hwnd, UINT uMsg, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
    switch (uMsg)
    {
        chHANDLE_DLGMSG(hwnd, WM_INITDIALOG, Dlg_OnInitDialog);
        chHANDLE_DLGMSG(hwnd, WM_COMMAND, Dlg_OnCommand);
    }
    return FALSE;
}

int WINAPI _tWinMain(HINSTANCE hInstExe,HINSTANCE,PTSTR,int)
{
    //创建并初始化2个未触发的自动事件对象
    g_hevtRequestSubmitted = CreateEvent(NULL, FALSE, FALSE, NULL);
    g_hevtResultReturned = CreateEvent(NULL, FALSE, FALSE, NULL);

    //创建服务线程
    DWORD dwThreadID;
    HANDLE hThreadServer = chBEGINTHREADEX(NULL, 0, ServerThread, NULL, 0, &dwThreadID);

    //运行UI线程（主线程,也是客户线程）
    DialogBox(hInstExe, MAKEINTRESOURCE(IDD_HANDSHAKE), NULL, Dlg_Proc);
    g_hMainDlg = NULL; //表示对话框己退出

    //主线程UI线程正在关闭，这时服务线程可能被阻塞在Wait*函数中，将其唤醒，
    //并填写退出字符串，以便退出
    _tcscpy_s(g_szSharedRequestAndResultBuffer,
             _countof(g_szSharedRequestAndResultBuffer),g_szServerShutdown);
    SetEvent(g_hevtRequestSubmitted);

    //等待服务线程退出
    HANDLE h[2];
    h[0] = g_hevtResultReturned;
    h[1] = hThreadServer;
    WaitForMultipleObjects(2, h, TRUE, INFINITE);

    //关闭所有的句柄
    CloseHandle(g_hevtResultReturned);
    CloseHandle(g_hevtRequestSubmitted);
    CloseHandle(hThreadServer);
    return 0;
}

//resource.h

//{{NO_DEPENDENCIES}}
// Microsoft Visual C++ 生成的包含文件。
// 供 9_HandShake.rc 使用
//
#define IDD_HANDSHAKE                   101
#define IDI_HANDSHAKE                   102
#define IDC_REQUEST                     1002
#define IDC_RESULT                      1003
#define IDC_SUBMIT                      1004

// Next default values for new objects
// 
#ifdef APSTUDIO_INVOKED
#ifndef APSTUDIO_READONLY_SYMBOLS
#define _APS_NEXT_RESOURCE_VALUE        103
#define _APS_NEXT_COMMAND_VALUE         40001
#define _APS_NEXT_CONTROL_VALUE         1003
#define _APS_NEXT_SYMED_VALUE           101
#endif
#endif

//Handshake.rc

// Microsoft Visual C++ generated resource script.
//
#include "resource.h"

#define APSTUDIO_READONLY_SYMBOLS
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//
// Generated from the TEXTINCLUDE 2 resource.
//
#include "winres.h"

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
#undef APSTUDIO_READONLY_SYMBOLS

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// 中文(简体，中国) resources

#if !defined(AFX_RESOURCE_DLL) || defined(AFX_TARG_CHS)
LANGUAGE LANG_CHINESE, SUBLANG_CHINESE_SIMPLIFIED

#ifdef APSTUDIO_INVOKED
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//
// TEXTINCLUDE
//

1 TEXTINCLUDE 
BEGIN
    "resource.h"
END

2 TEXTINCLUDE 
BEGIN
    "#include ""winres.h""
"
    ""
END

3 TEXTINCLUDE 
BEGIN
    "
"
    ""
END

#endif    // APSTUDIO_INVOKED


/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//
// Dialog
//

IDD_HANDSHAKE DIALOGEX 0, 0, 237, 91
STYLE DS_SETFONT | DS_FIXEDSYS | DS_CENTER | WS_MINIMIZEBOX | WS_CAPTION | WS_SYSMENU
CAPTION "Handshake"
FONT 8, "MS Shell Dlg", 400, 0, 0x1
BEGIN
    DEFPUSHBUTTON   "提交到服务端",IDC_SUBMIT,89,41,65,14
    GROUPBOX        "客户端",IDC_STATIC,8,7,223,78
    LTEXT           "请求：",IDC_STATIC,16,23,25,8
    LTEXT           "结果：",IDC_STATIC,15,65,25,8
    EDITTEXT        IDC_REQUEST,44,21,179,14,ES_AUTOHSCROLL
    EDITTEXT        IDC_RESULT,43,62,179,14,ES_AUTOHSCROLL | ES_READONLY
END


/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//
// DESIGNINFO
//

#ifdef APSTUDIO_INVOKED
GUIDELINES DESIGNINFO
BEGIN
    IDD_HANDSHAKE, DIALOG
    BEGIN
    END
END
#endif    // APSTUDIO_INVOKED


/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//
// Icon
//

// Icon with lowest ID value placed first to ensure application icon
// remains consistent on all systems.
IDI_HANDSHAKE           ICON                    "Handshake.ico"
#endif    // 中文(简体，中国) resources
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////



#ifndef APSTUDIO_INVOKED
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//
// Generated from the TEXTINCLUDE 3 resource.
//


/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
#endif    // not APSTUDIO_INVOKED

【Event程序】模拟共享区的读取

#include <windows.h>
#include <tchar.h>
#include <locale.h>

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
#define THREADCNT 6
HANDLE g_hWriteEvent = NULL;
HANDLE g_hThreads[THREADCNT] = { NULL };

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
DWORD  WINAPI ThreadProc(PVOID pvParam);
void  CreateEventsAndThreads(void);
void WriteToBuffer(void);
void CloseEvents();

int _tmain()
{
    _tsetlocale(LC_ALL, _T("chs"));
    CreateEventsAndThreads();
    WriteToBuffer(); //将数据写入缓冲区。写完后，通过SetEvent通知各线程去读取
    _tprintf(_T("
"));

    DWORD dwWaitResult;
    dwWaitResult = WaitForMultipleObjects(THREADCNT, g_hThreads, TRUE, INFINITE);
    switch (dwWaitResult)
    {
    case WAIT_OBJECT_0: //因为bWaitAll为TRUE，所以当全部对象被触发，会返回Wait_object_0;
        _tprintf(_T("
子线程全部结束！
"));
        break;
    default:
        _tprintf(_T("
WaitForMulipleObjects错误(%d)
"), GetLastError());
        break;

    }

    CloseEvents();
    _tsystem(_T("PAUSE"));
    return 0;
}

DWORD  WINAPI ThreadProc(PVOID pvParam)
{
    DWORD dwWaitResult = 0;
    _tprintf(_T("线程[%d]正在等待“写事件”被触发
"),GetCurrentThreadId());
    dwWaitResult = WaitForSingleObject(g_hWriteEvent, INFINITE);

    switch (dwWaitResult)
    {
    case WAIT_OBJECT_0:
        _tprintf(_T("线程[%d]正在读取缓冲区中的数据...
"), GetCurrentThreadId());
        break;

    default:
        _tprintf(_T("等待错误(%d)
"), GetLastError());
        break;
    }
    _tprintf(_T("线程[%d]退出！
"), GetCurrentThreadId());
    return 0;
}

void  CreateEventsAndThreads(void)
{
    //创建手动重置事件，这可以使所有线程都被唤醒。
    //如果改为自动，那么每次只能唤醒一个线程，程序会出现问题
    //这就是成功等待的副作用
    g_hWriteEvent = CreateEvent(NULL, TRUE, FALSE, _T("WriteEvent"));

    for (int i = 0; i < THREADCNT;i++){
        g_hThreads[i] = CreateThread(NULL, 0, ThreadProc, NULL, 0, NULL);
    }
}

void WriteToBuffer(void)
{
    _tprintf(_T("主线程正在写入数据到共享区...
"));

    if (!SetEvent(g_hWriteEvent)){
        _tprintf(_T("SetEvent失败(%d)
"),GetLastError());
    }
}

void CloseEvents()
{
    CloseHandle(g_hWriteEvent);
}

第9章 用内核对象进行线程同步（1）_事件对象（Event）

第9章用内核对象进行线程同步（1）_事件对象（Event）