但是,用户模式的线程同步有限制,对于多个进程之间的线程同步,用户模式的线程同步方法无能为力。这时,只能考虑使用内核模式。
Windows提供了许多内核对象来实现线程的同步。对于线程同步而言,这些内核对象有两个非常重要的状态:“已通知”状态,“未通知”状态(也有翻译为:受信状态,未受信状态)。Windows提供了几种内核对象可以处于已通知状态和未通知状态:进程、线程、作业、文件、控制台输入/输出/错误流、事件、等待定时器、信号量、互斥对象。
你可以通知一个内核对象,使之处于“已通知状态”,然后让其他等待在该内核对象上的线程继续执行。你可以使用Windows提供的API函数,等待函数来等待某一个或某些内核对象变为已通知状态。
你可以使用WaitForSingleObject函数来等待一个内核对象变为已通知状态:
DWORD WaitForSingleObject( HANDLE hObject, //指明一个内核对象的句柄 DWORD dwMilliseconds); //等待时间
该函数需要传递一个内核对象句柄,该句柄标识一个内核对象,如果该内核对象处于未通知状态,则该函数导致线程进入阻塞状态;如果该内核对象处于已通知状态,则该函数立即返回WAIT_OBJECT_0。第二个参数指明了需要等待的时间(毫秒),可以传递INFINITE指明要无限期等待下去,如果第二个参数为0,那么函数就测试同步对象的状态并立即返回。如果等待超时,该函数返回WAIT_TIMEOUT。如果该函数失败,返回WAIT_FAILED。可以通过下面的代码来判断:
DWORD dw = WaitForSingleObject(hProcess, 5000); //等待一个进程结束 switch (dw) { case WAIT_OBJECT_0: // hProcess所代表的进程在5秒内结束 break; case WAIT_TIMEOUT: // 等待时间超过5秒 break; case WAIT_FAILED: // 函数调用失败,比如传递了一个无效的句柄 break; }
还可以使用WaitForMulitpleObjects函数来等待多个内核对象变为已通知状态:
DWORD WaitForMultipleObjects( DWORD dwCount, //等待的内核对象个数 CONST HANDLE* phObjects, //一个存放被等待的内核对象句柄的数组 BOOL bWaitAll, //是否等到所有内核对象为已通知状态后才返回 DWORD dwMilliseconds); //等待时间
该函数的第一个参数指明等待的内核对象的个数,可以是0到MAXIMUM_WAIT_OBJECTS(64)中的一个值。phObjects参数是一个存放等待的内核对象句柄的数组。bWaitAll参数如果为TRUE,则只有当等待的所有内核对象为已通知状态时函数才返回,如果为FALSE,则只要一个内核对象为已通知状态,则该函数返回。第四个参数和WaitForSingleObject中的dwMilliseconds参数类似。
该函数失败,返回WAIT_FAILED;如果超时,返回WAIT_TIMEOUT;如果bWaitAll参数为TRUE,函数成功则返回WAIT_OBJECT_0,如果bWaitAll为FALSE,函数成功则返回值指明是哪个内核对象收到通知。
可以如下使用该函数:
HANDLE h[3]; //句柄数组 //三个进程句柄 h[0] = hProcess1; h[1] = hProcess2; h[2] = hProcess3; DWORD dw = WaitForMultipleObjects(3, h, FALSE, 5000); //等待3个进程结束 switch (dw) { case WAIT_FAILED: // 函数呼叫失败 break; case WAIT_TIMEOUT: // 超时 break; case WAIT_OBJECT_0 + 0: // h[0](hProcess1)所代表的进程结束 break; case WAIT_OBJECT_0 + 1: // h[1](hProcess2)所代表的进程结束 break; case WAIT_OBJECT_0 + 2: // h[2](hProcess3)所代表的进程结束 break; }
你也可以同时通知一个内核对象,同时等待另一个内核对象, 这两个操作以原子的方式进行 SignalObjectAndWait
DWORD SignalObjectAndWait( HANDLE hObjectToSignal, //通知的内核对象 HANDLE hObjectToWaitOn, //等待的内核对象 DWORD dwMilliseconds, //等待的时间 BOOL bAlertable); //与IO完成端口有关的参数,暂不讨论
该函数在内部使得hObjectToSignal参数所指明的内核对象变成已通知状态,同时等待hObjectToWaitOn参数所代表的内核对象。dwMilliseconds参数的用法与WaitForSingleObject函数类似。
该函数返回如下:WAIT_OBJECT_0,WAIT_TIMEOUT,WAIT_FAILED,WAIT_IO_COMPLETION。
等你需要通知一个互斥内核对象并等待一个事件内核对象的时候,可以这么写:
ReleaseMutex(hMutex);
WaitForSingleObject(hEvent, INFINITE);
可是,这样的代码不是以原子的方式来操纵这两个内核对象。因此,可以更改如下:
SignalObjectAndWait(hMutex, hEvent, INFINITE, FALSE);
#include "stdafx.h" #include <iostream> #include <windows.h> using namespace std; HANDLE g_hEvent; DWORD WINAPI MyThreadProc1(PVOID pParam); DWORD WINAPI MyThreadProc2(PVOID pParam); int main() { cout << "test WaitForSingleObject " << endl; g_hEvent = CreateEvent(NULL, TRUE, FALSE, TEXT("Test")); CreateThread(NULL, 0, MyThreadProc1, NULL, 0, NULL); CreateThread(NULL, 0, MyThreadProc2, NULL, 0, NULL); system("pause"); return 0; } DWORD WINAPI MyThreadProc1(PVOID pParam) { cout << "MyThreadProc1 come in " << endl; //DWORD dwReturn = WAIT_OBJECT_0; DWORD dwReturn = WaitForSingleObject(g_hEvent, INFINITE); switch (dwReturn) { case WAIT_OBJECT_0: // hProcess所代表的进程在5秒内结束 cout << "MyThreadProc1 >>> WaitForSingleObject signaled " << endl; break; case WAIT_TIMEOUT: // 等待时间超过5秒 break; case WAIT_FAILED: // 函数调用失败,比如传递了一个无效的句柄 break; } cout << "MyThreadProc1 leave" << endl; return 0; } DWORD WINAPI MyThreadProc2(PVOID pParam) { Sleep(10); // 为了证明只有释放信号,线程1才能执行 Sleep(10); // 为了证明只有释放信号,线程1才能执行 cout << "MyThreadProc2 come in " << endl; //SetEvent(g_hEvent); // 释放信号 ResetEvent(g_hEvent); cout << "MyThreadProc2 >>> send g_hEvent signal " << endl; cout << "MyThreadProc2 leave " << endl; return 0; }
函数原型为DWORD WaitForSignleObject( HANDLE hHandle, DWORD dwMilliseconds );
参数说明:
hHandle表示要等待检查的对象句柄;
dwMillseconds表示该函数等待的期限;
函数功能说明:该函数是用来等待指定的对象被触发或函数超时。若dwMilliseconds设置为无限大INFINITE则该函数一直等待下去直到对象被触发。
函数返回值:WAIT_OBJECT_0表示函数成功执行且指定的对象被触发处于signaled有信号状态;
WAIT_TIMEOUT表示函数成功执行但超时且对象没有被触发处于nonsignaled无信号状态;
WAIT_FAILED表示函数执行失败,通常是由hHandle句柄不可用,可以调用GetLastError()查看。
详细说明:该函数检测指定的对象的当前状态,若为nonsignaled则调用者线程将处于等待状态,在此状态下消耗少量的处理器时间直到对象状态改变为signaled或超时。值得注意的是超时时限范围为0~0x7FFF FFFF,上限是0x7FFF FFFF而不是无穷大0xFFFF FFFF。若设定值为0x8000 0000~0xFFFF FFFF将等同于0x7FFFF FFFF。若要使用大于上限值请使用无穷大。在函数返回之前,有一个等待函数会修改引起函数返回的对象的状态,比如将信号量减1。目前该函数可以等待的对象包括事件event、互斥体mutex、信号量semaphore、进程process和线程thread。