多线程(六)多线程同步

多线程(六)多线程同步_SemaPhore信号量

信号量依然是一种内核同步对象，它的作用在于控制共享资源的最大访问数量

例如：我们有一个服务器，为这服务器创建一个线程池，线程池有五个线程，每个线程处理1个请求。当五个线程都在处理请求时，这个线程池己到达使用上限，

可使用数量为0，无法再处理其它请求。此时又有新的请求到来，新的请求将被放入缓存中进行等待。当有线程处理完请求退出时，线程池可使用数量+1。

期间线程池会一直判断可使用数量是否大于0并且小于最大使用数量5？如果为真，会查找缓存中是否有等待的请求，如果有就取出一个请求进行处理。

整个线程池周而复始执行相应操作，始终保持着同时只能处理五个请求。

包含三个部份：

使用计数器：所有内存对象都有这个属性

最大资源计数器：控制所能访问资源的最大数量

当前资源计数器：当前可以使用的资源数量

注意：当前资源计数永远不可能大于最大资源计数，也不会是个负数。当前资源计数为0时，信号量是未触发状态。当前资源计数大于0时，信号是触发状态

线程中调用等待函数时，等待函数内部会检查当前资源计数器，如果发现当前资源计数器为0是未触发状态，线程就会处于等待状态。

如果发现当前资源计数器>0，就会把资源计数器-1，然后使当前线程变为可调度状态。线程执行完相关代码后需要调用ReleaseSemphore增加当前可以使用的资源数量

创建信号对象：

HANDLE CreateSemaphore(PSECURITY_ATTRIBUTE psa,LONG lInitialCount,LONG lMaximumCount,PCTSTR pszName);

1.psa 指向安全属性指针，一般为NULL

2. lInitialCount 初始时有多少资源可供使用，一般=lMaximumCount

3. lMaximumCount 所能访问资源的最大数量

4.pszName 信号对象名称，如果不跨进程使用，一般为NULL

返回值：

成功返回新信号对象句柄，失败返回0

释放信号对象：增加当前可以使用的资源数量

BOOL ReleaseSemaphore(HANDLE hsem, LONG lReleaseCount,PLONG plPreviousCount);

1.hsem 信号对象句柄

2.lReleaseCount 改变的计数值，一般为1，当前资源计数器会+1

3.plPreviousCount 返回当前资源数量的原始值，一般为NULL

编写一个Demo用于演示SemaPhore基本操作

功能介绍：

模拟公司员工上网系统，一共有10名员工，同时只允许3名员工上网，每人上网时间为5秒

开始编写代码：

1. 创建个基于对话框的工程SemaPhoreDemo

2. 添加一个富文本框用于显示信息，修改属性支持多行，并且为只读. 然后绑定一个变量

3. 定义相关全局变量和线程函数前置声明

 1 // CSemaPhoreDlg 对话框
 2 #define WM_UPDATAEDIT WM_USER+100  //自定义消息用来更新编辑框
 3 
 4 HANDLE g_hSemaPhore; //信号对象句柄
 5 HWND g_hwndMain; //当前窗口句柄
 6 
 7 //线程函数前置声明
 8 DWORD WINAPI Thread_One(LPVOID lpParam);
 9 DWORD WINAPI Thread_Two(LPVOID lpParam);
10 DWORD WINAPI Thread_Three(LPVOID lpParam);
11 DWORD WINAPI Thread_Four(LPVOID lpParam);
12 DWORD WINAPI Thread_Five(LPVOID lpParam);
13 DWORD WINAPI Thread_Six(LPVOID lpParam);
14 DWORD WINAPI Thread_Seven(LPVOID lpParam);
15 DWORD WINAPI Thread_Eight(LPVOID lpParam);
16 DWORD WINAPI Thread_Nine(LPVOID lpParam);
17 DWORD WINAPI Thread_Ten(LPVOID lpParam);

相关全局变量和线程函数的前置声明

4.窗口添加个消息响应_用于更新编辑框信息

 1 afx_msg LRESULT CSemaPhoreDlg::OnUpdataedit(WPARAM wParam, LPARAM lParam)
 2 {
 3 
 4     m_richEdit.UpdateData(TRUE);
 5     CString str;
 6     m_richEdit.GetWindowText(str);
 7     str += (LPCTSTR)wParam;
 8     str += _T("
");
 9     m_richEdit.SetWindowText(str);
10 
11     //开始检测每一行文本，只要有"结束"字符串就把该行用红色显示
12     CHARFORMAT cf;
13     ZeroMemory(&cf, sizeof(CHARFORMAT));
14     cf.cbSize = sizeof(CHARFORMAT);
15     cf.dwMask = CFM_COLOR;
16     cf.crTextColor = RGB(255, 0, 0);
17 
18     CString strLine;
19     for (int i = 0; i<m_richEdit.GetLineCount(); i++)
20     {
21         m_richEdit.GetLine(i,strLine.GetBufferSetLength(32),32);
22         strLine.ReleaseBuffer();
23         int nIndex = strLine.Find(_T("结束"));
24         if(nIndex!=-1)
25         {
26             int lineStart = m_richEdit.LineIndex(i);//取当前行第一个字符的索引
27             int lineEnd = lineStart + nIndex + 2;
28             m_richEdit.SetSel(lineStart, lineEnd);//选取第一行字符
29             m_richEdit.SetSelectionCharFormat(cf);//设置颜色
30             
31         }
32     }
33 
34     m_richEdit.SetSel(-1,-1);
35     m_richEdit.UpdateData(FALSE);
36     
37     return 0;
38 }

消息响应_用于更新编辑框信息

5.OnInitDialog添加相关代码

 1 BOOL CSemaPhoreDlg::OnInitDialog()
 2 {
 3     CDialogEx::OnInitDialog();
 4 
 5     // 设置此对话框的图标。当应用程序主窗口不是对话框时，框架将自动
 6     //  执行此操作
 7     SetIcon(m_hIcon, TRUE);            // 设置大图标
 8     SetIcon(m_hIcon, FALSE);        // 设置小图标
 9 
10     //创建信号对象,初始和最大使用数量都为10
11     g_hSemaPhore = CreateSemaphore(NULL,3,3,NULL);
12     //获取主窗口句柄，供线程内部发送消息用以更新编辑框
13     g_hwndMain = this->m_hWnd;
14     //创建十个员工线程
15     CloseHandle(CreateThread(NULL,0,Thread_One,NULL,0,NULL));
16     CloseHandle(CreateThread(NULL,0,Thread_Two,NULL,0,NULL));
17     CloseHandle(CreateThread(NULL,0,Thread_Three,NULL,0,NULL));
18     CloseHandle(CreateThread(NULL,0,Thread_Four,NULL,0,NULL));
19     CloseHandle(CreateThread(NULL,0,Thread_Five,NULL,0,NULL));
20     CloseHandle(CreateThread(NULL,0,Thread_Six,NULL,0,NULL));
21     CloseHandle(CreateThread(NULL,0,Thread_Seven,NULL,0,NULL));
22     CloseHandle(CreateThread(NULL,0,Thread_Eight,NULL,0,NULL));
23     CloseHandle(CreateThread(NULL,0,Thread_Nine,NULL,0,NULL));
24     CloseHandle(CreateThread(NULL,0,Thread_Ten,NULL,0,NULL));
25 
26     return TRUE;  // 除非将焦点设置到控件，否则返回 TRUE
27 }

OnInitDialog

6.十个员工线程函数

  1 //线程_员工1
  2 DWORD WINAPI Thread_One(LPVOID lpParam)
  3 {
  4     WaitForSingleObject(g_hSemaPhore,INFINITE);
  5 
  6     SendMessage(g_hwndMain,WM_UPDATAEDIT,(WPARAM)_T("线程_员工1：开始上网"),NULL);
  7     //沿时3秒
  8     Sleep(5000);
  9     SendMessage(g_hwndMain,WM_UPDATAEDIT,(WPARAM)_T("线程_员工1：上网结束"),NULL);
 10 
 11     //增加当前可使用计数
 12     ReleaseSemaphore(g_hSemaPhore,1,NULL);
 13 
 14     return TRUE;
 15 }
 16 //线程_员工2
 17 DWORD WINAPI Thread_Two(LPVOID lpParam)
 18 {
 19     WaitForSingleObject(g_hSemaPhore,INFINITE);
 20 
 21     SendMessage(g_hwndMain,WM_UPDATAEDIT,(WPARAM)_T("线程_员工2：开始上网"),NULL);
 22     //沿时3秒
 23     Sleep(5000);
 24     SendMessage(g_hwndMain,WM_UPDATAEDIT,(WPARAM)_T("线程_员工2：上网结束"),NULL);
 25 
 26     //增加当前可使用计数
 27     ReleaseSemaphore(g_hSemaPhore,1,NULL);
 28 
 29     return TRUE;
 30 }
 31 //线程_员工3
 32 DWORD WINAPI Thread_Three(LPVOID lpParam)
 33 {
 34     WaitForSingleObject(g_hSemaPhore,INFINITE);
 35 
 36     SendMessage(g_hwndMain,WM_UPDATAEDIT,(WPARAM)_T("线程_员工3：开始上网"),NULL);
 37     //沿时3秒
 38     Sleep(5000);
 39     SendMessage(g_hwndMain,WM_UPDATAEDIT,(WPARAM)_T("线程_员工3：上网结束"),NULL);
 40 
 41     //增加当前可使用计数
 42     ReleaseSemaphore(g_hSemaPhore,1,NULL);
 43 
 44     return TRUE;
 45 }
 46 //线程_员工4
 47 DWORD WINAPI Thread_Four(LPVOID lpParam)
 48 {
 49     WaitForSingleObject(g_hSemaPhore,INFINITE);
 50 
 51     SendMessage(g_hwndMain,WM_UPDATAEDIT,(WPARAM)_T("线程_员工4：开始上网"),NULL);
 52     //沿时3秒
 53     Sleep(5000);
 54     SendMessage(g_hwndMain,WM_UPDATAEDIT,(WPARAM)_T("线程_员工4：上网结束"),NULL);
 55 
 56     //增加当前可使用计数
 57     ReleaseSemaphore(g_hSemaPhore,1,NULL);
 58 
 59     return TRUE;
 60 }
 61 //线程_员工5
 62 DWORD WINAPI Thread_Five(LPVOID lpParam)
 63 {
 64     WaitForSingleObject(g_hSemaPhore,INFINITE);
 65 
 66     SendMessage(g_hwndMain,WM_UPDATAEDIT,(WPARAM)_T("线程_员工5：开始上网"),NULL);
 67     //沿时3秒
 68     Sleep(5000);
 69     SendMessage(g_hwndMain,WM_UPDATAEDIT,(WPARAM)_T("线程_员工5：上网结束"),NULL);
 70 
 71     //增加当前可使用计数
 72     ReleaseSemaphore(g_hSemaPhore,1,NULL);
 73 
 74     return TRUE;
 75 }
 76 //线程_员工6
 77 DWORD WINAPI Thread_Six(LPVOID lpParam)
 78 {
 79     WaitForSingleObject(g_hSemaPhore,INFINITE);
 80 
 81     SendMessage(g_hwndMain,WM_UPDATAEDIT,(WPARAM)_T("线程_员工6：开始上网"),NULL);
 82     //沿时3秒
 83     Sleep(5000);
 84     SendMessage(g_hwndMain,WM_UPDATAEDIT,(WPARAM)_T("线程_员工6：上网结束"),NULL);
 85 
 86     //增加当前可使用计数
 87     ReleaseSemaphore(g_hSemaPhore,1,NULL);
 88 
 89     return TRUE;
 90 }
 91 //线程_员工7
 92 DWORD WINAPI Thread_Seven(LPVOID lpParam)
 93 {
 94     WaitForSingleObject(g_hSemaPhore,INFINITE);
 95 
 96     SendMessage(g_hwndMain,WM_UPDATAEDIT,(WPARAM)_T("线程_员工7：开始上网"),NULL);
 97     //沿时3秒
 98     Sleep(5000);
 99     SendMessage(g_hwndMain,WM_UPDATAEDIT,(WPARAM)_T("线程_员工7：上网结束"),NULL);
100 
101     //增加当前可使用计数
102     ReleaseSemaphore(g_hSemaPhore,1,NULL);
103 
104     return TRUE;
105 }
106 //线程_员工8
107 DWORD WINAPI Thread_Eight(LPVOID lpParam)
108 {
109     WaitForSingleObject(g_hSemaPhore,INFINITE);
110 
111     SendMessage(g_hwndMain,WM_UPDATAEDIT,(WPARAM)_T("线程_员工8：开始上网"),NULL);
112     //沿时3秒
113     Sleep(5000);
114     SendMessage(g_hwndMain,WM_UPDATAEDIT,(WPARAM)_T("线程_员工8：上网结束"),NULL);
115 
116     //增加当前可使用计数
117     ReleaseSemaphore(g_hSemaPhore,1,NULL);
118 
119     return TRUE;
120 }
121 //线程_员工9
122 DWORD WINAPI Thread_Nine(LPVOID lpParam)
123 {
124     WaitForSingleObject(g_hSemaPhore,INFINITE);
125 
126     SendMessage(g_hwndMain,WM_UPDATAEDIT,(WPARAM)_T("线程_员工9：开始上网"),NULL);
127     //沿时3秒
128     Sleep(5000);
129     SendMessage(g_hwndMain,WM_UPDATAEDIT,(WPARAM)_T("线程_员工9：上网结束"),NULL);
130 
131     //增加当前可使用计数
132     ReleaseSemaphore(g_hSemaPhore,1,NULL);
133 
134     return TRUE;
135 }
136 //线程_员工10
137 DWORD WINAPI Thread_Ten(LPVOID lpParam)
138 {
139     WaitForSingleObject(g_hSemaPhore,INFINITE);
140 
141     SendMessage(g_hwndMain,WM_UPDATAEDIT,(WPARAM)_T("线程_员工10：开始上网"),NULL);
142     //沿时3秒
143     Sleep(5000);
144     SendMessage(g_hwndMain,WM_UPDATAEDIT,(WPARAM)_T("线程_员工10：上网结束"),NULL);
145 
146     //增加当前可使用计数
147     ReleaseSemaphore(g_hSemaPhore,1,NULL);
148 
149     return TRUE;
150 }

十个员工线程函数

7.DestroyWindow

1 BOOL CSemaPhoreDlg::DestroyWindow()
2 {
3     CloseHandle(g_hSemaPhore);
4 
5     return CDialogEx::DestroyWindow();
6 }

DestroyWindow

最终演示效果如下：

分析下整个执行流程：

最大访问数量=3, 当前可访问资源数量＝3

线程_员工2：开始上网 //当前可访问资源数量＝2
线程_员工1：开始上网  //当前可访问资源数量＝1
线程_员工3：开始上网  //当前可访问资源数量＝0 为0此时信号量对象为未触发状态，所有等待该信号量的线程都处于等待
线程_员工2：上网结束  //当前可访问资源数量＝1 不为0时，此时信号量对象为触发状态，等待的线程中有1个线程可以苏醒
线程_员工3：上网结束 //当前可访问资源数量＝2 此时有2个线程可以苏醒
线程_员工1：上网结束 //当前可访问资源数量＝3 此时有3个线程可以苏醒
线程_员工4：开始上网 //当前可访问资源数量＝2 此时还有2个线程可以苏醒
线程_员工5：开始上网 //当前可访问资源数量＝1 此时还有1个线程可以苏醒
线程_员工6：开始上网 //当前可访问资源数量＝0 为0此时信号量对象为未触发状态，所有等待该信号量的线程都处于等待
线程_员工4：上网结束 //当前可访问资源数量＝1   不为0时，此时信号量对象为触发状态，等待的线程中有1个线程可以苏醒
线程_员工5：上网结束 //当前可访问资源数量＝2 此时有2个线程可以苏醒
线程_员工7：开始上网 //当前可访问资源数量＝1 此时还有1个线程可以苏醒
线程_员工6：上网结束  //当前可访问资源数量＝2 此时有2个线程可以苏醒
线程_员工8：开始上网   //当前可访问资源数量＝1 此时还有1个线程可以苏醒
线程_员工9：开始上网  //当前可访问资源数量＝0 为0此时信号量对象为未触发状态，所有等待该信号量的线程都处于等待
线程_员工7：上网结束  //当前可访问资源数量＝1   不为0时，此时信号量对象为触发状态，等待的线程中有1个线程可以苏醒
线程_员工10：开始上网 //当前可访问资源数量＝0 为0此时信号量对象为未触发状态，所有等待该信号量的线程都处于等待
线程_员工8：上网结束   //当前可访问资源数量＝1   不为0时，此时信号量对象为触发状态，等待的线程中有1个线程可以苏醒
线程_员工9：上网结束   //当前可访问资源数量＝2 此时有2个线程可以苏醒
线程_员工10：上网结束   //当前可访问资源数量＝2 此时有3个线程可以苏醒