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winston 发表于 2011-12-8 10:00:50

用C++实现多线程Mutex锁 |chexlong

本文目的：用C++和Windows的互斥对象（Mutex）来实现线程同步锁。
    准备知识：1，内核对象互斥体（Mutex）的工作机理，WaitForSingleObject函数的用法，这些可以从MSDN获取详情； 2，当两个或更多线程需要同时访问一个共享资源时，系统需要使用同步机制来确保一次只有一个线程使用该资源。Mutex 是同步基元，它只向一个线程授予对共享资源的独占访问权。如果一个线程获取了互斥体，则要获取该互斥体的第二个线程将被挂起，直到第一个线程释放该互斥体。
    下边是我参考开源项目C++ Sockets的代码，写的线程锁类
Lock.h#ifndef _Lock_H
#define _Lock_H

#include <windows.h>

//锁接口类
class IMyLock
{
public:
        virtual ~IMyLock() {}

        virtual void Lock() const = 0;
        virtual void Unlock() const = 0;
};

//互斥对象锁类
class Mutex : public IMyLock
{
public:
        Mutex();
        ~Mutex();

        virtual void Lock() const;
        virtual void Unlock() const;

private:
        HANDLE m_mutex;
};

//锁
class CLock
{
public:
        CLock(const IMyLock&);
        ~CLock();

private:
        const IMyLock& m_lock;
};


#endif

Lock.cpp#include "Lock.h"

//创建一个匿名互斥对象
Mutex::Mutex()
{
        m_mutex = ::CreateMutex(NULL, FALSE, NULL);
}

//销毁互斥对象，释放资源
Mutex::~Mutex()
{
        ::CloseHandle(m_mutex);
}

//确保拥有互斥对象的线程对被保护资源的独自访问
void Mutex::Lock() const
{
        DWORD d = WaitForSingleObject(m_mutex, INFINITE);
}

//释放当前线程拥有的互斥对象，以使其它线程可以拥有互斥对象，对被保护资源进行访问
void Mutex::Unlock() const
{
        ::ReleaseMutex(m_mutex);
}

//利用C++特性，进行自动加锁
CLock::CLock(const IMyLock& m) : m_lock(m)
{
        m_lock.Lock();
}

//利用C++特性，进行自动解锁
CLock::~CLock()
{
        m_lock.Unlock();
}

    下边是测试代码// MyLock.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
//

#include <iostream>
#include <process.h>
#include "Lock.h"

using namespace std;

//创建一个互斥对象
Mutex g_Lock;


//线程函数
unsigned int __stdcall StartThread(void *pParam)
{
        char *pMsg = (char *)pParam;
        if (!pMsg)
        {
                return (unsigned int)1;
        }

        //对被保护资源（以下打印语句）自动加锁
        //线程函数结束前，自动解锁
        CLock lock(g_Lock);

        for( int i = 0; i < 5; i++ )
        {
                cout << pMsg << endl;
                Sleep( 500 );
        }

        return (unsigned int)0;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
        HANDLE hThread1, hThread2;
        unsigned int uiThreadId1, uiThreadId2;

        char *pMsg1 = "First print thread.";
        char *pMsg2 = "Second print thread.";

        //创建两个工作线程，分别打印不同的消息

        //hThread1 = ::CreateThread(NULL, 0, (LPTHREAD_START_ROUTINE)StartThread, (void *)pMsg1, 0, (LPDWORD)&uiThreadId1);
        //hThread2 = ::CreateThread(NULL, 0, (LPTHREAD_START_ROUTINE)StartThread, (void *)pMsg2, 0, (LPDWORD)&uiThreadId2);

        hThread1 = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, &StartThread, (void *)pMsg1, 0, &uiThreadId1);
        hThread2 = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, &StartThread, (void *)pMsg2, 0, &uiThreadId2);

        //等待线程结束
        DWORD dwRet = WaitForSingleObject(hThread1,INFINITE);
        if ( dwRet == WAIT_TIMEOUT )
        {
                TerminateThread(hThread1,0);
        }
        dwRet = WaitForSingleObject(hThread2,INFINITE);
        if ( dwRet == WAIT_TIMEOUT )
        {
                TerminateThread(hThread2,0);
        }

        //关闭线程句柄，释放资源
        ::CloseHandle(hThread1);
        ::CloseHandle(hThread2);

        system("pause");
        return 0;
}


    用VC2005编译，启动程序，下边是截图http://hi.csdn.net/attachment/201112/7/0_1323260640BbBB.gif

    如果将测线程函数中的代码注视掉，重新编译代码，运行
CLock lock(g_Lock);
   则结果见下图http://hi.csdn.net/attachment/201112/7/0_1323260655q5yq.gif

    由此可见，通过使用Mutex的封装类，即可达到多线程同步的目的。因Mutex属于内核对象，所以在进行多线程同步时速度会比较慢，但是用互斥对象可以在不同进程的多个线程之间进行同步。
    在实际应用中，我们通常还会用到关键代码段CRITICAL_SECTION，在下篇博客中，我将会把关键代码段锁添加进来，并且对Mutex和CRITICAL_SECTION的性能做以比较。

作者：chexlong 发表于2011-12-7 20:38:57 原文链接

iq50 发表于 2011-12-14 09:30:35

CRITICAL_SECTION会先自旋2000次再调用内核对象，BOOST库用内核对象实现了类似CRITICAL_SECTION的锁，那代码还是值得看看。

查看完整版本: 用C++实现多线程Mutex锁 |chexlong