Вопрос 7. Системные объекты ОС Windows для синхронизации параллельной работы потоков. Пример (фрагмент) программы использования одного из объектов синхронизации (по заданию комиссии).

Основными типами объектов синхронизации являются события ( events ), мьютексы ( mutexes ) и семафоры ( semaphores ).

1. Событие ( event ) - это флаг общего доступа для нескольких по­токов. Существует несколько типов событий, каждый из которых предназначен для конкретной цели. Событие находится в сигнальном состоянии в случае, если соответствующий флаг установлен.

Со­бытия могут быть мануальными ( manual ) и единичными ( single ), соответственно оповещающие о том что событие произошло либо множество потоков сразу, либо единственный поток, после чего событие сбрасывается системой автоматически. Тип события указывается при его создании.

2. Мьютекс ( mutex , mutual exclusion — взаимное исклю­чение). Поток может получить мьютекс в собственное владение. При этом другие потоки не смогут завладеть мьютексом до тех пор, пока первый поток не освобо­дит его. Таким образом, в любой момент времени мьютекс может принадлежать только одному потоку, что исключает конфликты между потоками. Вместе с тем поток, являющийся владельцем мьютекса , может попытать­ся стать владельцем мьютекса повторно. Если поток присваивал себе мьютекс несколько раз, он обязан освободить его такое же количество раз и это расценивается как одно o бpaщение . Вызовы, пред­назначенные для работы с мьютексами , перечислены в таблице.

Мьютекс находится в сигнальном состоянии в случае, если он никому не принадлежит. Если мьютекс больше не нужен, вы можете освободить его при помощи вызо­ва ReleaseMutex .

3. Семафор — это объект синхронизации содержащий в себе счетчик. При создании семафора необходимо ука­зать начальное значение счетчика. Каждый раз, когда поток использует семафор, значение счетчика уменьшается на единицу. Когда значение счетчика становится равным нулю, семафор становится недоступ­ным для каких-либо потоков.

Семафор находится в сигнальном состоянии, если его счетчик боль­ше нуля. Чтобы освободить занятый вами ранее семафор, используйте вызов ReleaseSemaphore . При этом счетчик семафора будет увеличен на единицу.

Другие объекты синхронизации

Критические секции работают приблизительно как мьютексы , однако их нельзя использовать для синхронизации работы нескольких процессов. Критическая секция ограничивает доступ к некоторому участку кода для нескольких потоков, принадлежащих одному и тому же процессу, работают быстрее, чем мьютексы .

Чтобы использовать критическую секцию, необходимо создать в глобальной памяти переменную CRITICAL_SECTION. После этого программа должна один раз обратиться к функции InitializeCriticalSection . В начале участка кода, доступ к которому требуется ограничить, необходимо разместить обращение к функции EnterCriticalSection . В конце критического участка кода следует разместить обращение к функции LeaveCriticalSection .

Блокированные переменные. Windows позволяет организовать работу программы таким образом, чтобы к некоторым переменным в любой момент времени мог обращаться только один поток. Для этого служат так называемые блокированные вызовы. Например, вызов InternetlockedIncrement .

Таймер синхронизации ( waitable timer ) является еще одним способом вызова функции АРС.

Оповещение об изменении ( change notification ) — это специальный объект, который переходит в сигнальное состояние в случае, если содержимое дискового каталога изменяется. Чтобы создать оповещение об изменении, необходимо обратиться к функции F i ndFirstChangeNotification .

Дискриптор консоли переходит в сигнальное состояние в случае, если в стандартном потоке ввода находятся данные, которые необходимо прочитать.

Пример (фрагмент) программы использования одного из объектов синхронизации (по заданию комиссии).

Листинг 1. Программа, иллюстрирующая работу с единичны­ми событиями .

Код на C++
#include <windows.h>
#include <iostream.h>
 
void main(int argc, char *argv[])
{
	// создаем или открываем имеющееся
	HANDLE ev=CreateEvent(NULL, FALSE, FALSE, "nt5bbevent");
	if (argc==1)
	{
		cout<<"Подождите событие!\n";
		cout.flush();
		WaitForSingleObject(ev, INFINITE);
		cout<<"Событие произошло!\n";
		cout.flush();
	}
	else
	{
		cout<<"Установка события\n";
		SetEvent(ev);
	}
	CloseHandle(ev);
}
При использовании обязательна ссылка на http://DMTSoft.ru

Листинг 2. Тестирование работы с мьютексом .

Код на C++
 
#include <windows.h>
#include <iostream.h>
 
void main()
{
	HANDLE mtx=CreateMutex(NULL, FALSE, "NT5BBMTX");
	cout<<"Проверить мьютекс\n";
	cout.flush();
	WaitForSingleObject(mtx, INFINITE);
	cout<<"Мьютекс получен!\n";
	cout.flush();
	MessageBox(NULL,"Программа захватила мьютекс", "MUTEX", MB_OK);
	ReleaseMutex(mtx);
	CloseHandle(mtx);
}
При использовании обязательна ссылка на http://DMTSoft.ru

Листинг 3. Демонстрация работы семафора .

Код на C++
#include <windows.h>
#include <iostream.h>
 
void main()
{
	HANDLE sem=CreateSemaphore(NULL, 3, 3, "nt5bbsem"); //семафор со счетчиком = 3
	cout<<"Проверить состояние семафора\n";
	cout.flush();
	WaitForSingleObject(sem, INFINITE);
	cout<<"Получен доступ к семафору\n";
	cout.flush();
	MessageBox(NULL, "Получен доступ к семафору", "Semaphore", MB_OK);
	ReleaseSemaphore(sem, 1, NULL);
	CloseHandle(sem);
}
При использовании обязательна ссылка на http://DMTSoft.ru