内核对象在线程同步中的应用

"线程与内核对象的同步.pdf" 线程同步是多线程编程中至关重要的一部分，旨在确保多个线程在访问共享资源时能有序进行，避免数据竞争和死锁等问题。在上一章中，我们学习了用户方式的线程同步机制，如互锁函数和关键代码段，这些方法在速度上有优势，但存在一定的局限性。互锁函数仅适用于单值操作，无法使线程进入等待状态，而关键代码段虽可控制线程同步，但可能导致死锁且无法设置超时。 本章主要探讨的是内核对象的线程同步，这是一种更为灵活且功能强大的机制。内核对象包括进程、线程和作业等，它们都可以用于同步目的。内核对象的一个关键特性是它们都有一个可通知或未通知的状态，这个状态由操作系统维护的一套规则管理。例如，进程内核对象在创建时默认处于未通知状态，当进程结束时，操作系统会将其状态改为已通知。 线程同步中，通过内核对象的状态切换，可以控制线程的执行流程。比如，如果需要等待一个进程结束，可以利用进程内核对象的布尔值。初始为FA L S E（未通知状态），当进程结束时，系统自动将其改为T R U E（已通知状态）。程序可以通过检查这个布尔值来判断进程是否还在运行，或者让线程进入等待，直到布尔值变为T R U E时自动唤醒。 使用内核对象进行线程同步的一个显著缺点是速度较慢。由于涉及内核模式的切换，每次调用相关函数都会带来一定的性能开销，尤其是在x 8 6平台上，这个转换可能会消耗大约1 0 0 0个CPU周期。然而，这种损失通常被认为是值得的，因为内核对象提供了更高级别的同步原语，如信号量、事件、互斥量等，能够处理更复杂的同步场景，如条件变量、超时等待和多线程间的复杂交互。 内核对象的其他例子，如线程对象，也遵循类似的状态机制。线程对象可以被用来同步同一进程中的多个线程，确保共享资源的安全访问。事件对象则允许线程间通信，一个线程可以设置事件状态来通知其他等待该事件的线程继续执行。互斥量则提供了一种互斥访问资源的方式，确保任何时候只有一个线程可以拥有互斥量并访问受保护的代码段。 虽然内核对象的同步速度相对较慢，但其灵活性和强大功能使得它成为多线程编程中不可或缺的一部分。程序员可以根据具体需求权衡速度和功能，选择最适合的同步机制，以实现高效且可靠的多线程程序。