Windows 线程同步

    当多个线程访问同一个共享资源时，为了保证数据的完整性，引入了线程同步机制。

一、用户模式下的线程同步

1、原子访问

    CPU平台支持原子访问。如果是x86系列CPU，那么Interlocked系列函数会在总线上维持一个硬件信号，这个信号会阻止其他CPU访问同一个内存地址。我们必须保证传给Interlocked系列函数的变量地址是经过对其的，否则这些函数可能会失败。

   Interlocked系列函数（包括普通的数值类型，普通的算术运算）

   还有对单项链表的栈操作：   InitializeSListHead，   InterlockedPushEntrySList，   InterlockedPopEntrySList，   ... ...

2、关键段 critical section 

    易用、快速（内部使用interlocked系列函数），但是无法在多个进程的线程间进行同步

    一个EnterCriticalSection函数必须有一个LeaveCriticalSection函数与之对应，否则一个线程会一直独占了某些资源，即使该线程结束之后，这些资源也被关键代码段锁定。而其他线程如果调用EnterCriticalSection进入该关键代码段是无法访问这些资源的。

　如果一个关键代码段已经被其他线程所拥有，那么如果当前线程试图进入这个关键代码段的时候，会立即被设置为等待状态。意味着该线程必须从用户模式转入内核模式，大约需要1000个CPU周期。这种转换是需要付出代价的。实际上，在多CPU计算机上，当前拥有资源的线程可能正执行在另一个CPU上，这样，它很可能会马上离开关键代码段，释放相关资源，所以可以使用关键段+自旋锁。

CRITICAL_SECTION，InitializeCriticalSetion

Entercriticalsection/ TryEnterCriticalSetion

Leavecriticalsection，Deletecriticalsection  

3、关键段和旋转锁

    先在用户态等待，然后再陷入内核等待，比关键段更快速

    如果两个或两个以上线程在同一时刻争夺同一个关键段，那么关键段会在内部使用一个事件内核对象。当内存不足的情况下，可能创建事件内核对象会失败，这个时候EnterCriticalSection会抛EXCEPTION_INVALID_HANDLE异常，这时候需要作一些特殊处理。要注意的情况是，如果在单CPU的计算机上，该函数的第二个参数dwSpinCount会被忽略，永远为0，因为在单CPU上，如果一个线程在循环尝试请求资源，而当前拥有资源的线程不可能被调度，资源是无法释放的。

InitializeCriticalSetionAndSpinCount

SetCriticalSetionSpinCount

4、读写锁

    适用于生产者消费者模型，它可以区分读取资源的线程和更新资源的线程

    SRWLock，InitializeSRWLock，AcquireSRWLockExclusive，ReleaseSRWLockExclusive

5、条件变量

    如果读取者线程没有数据可以读取，那么它应该将锁释放并等待，直到写入者线程产生了新的数据为止。如果用来接收写入者线程产生的数据结构已满，那么写入者同样应该释放SRWLock并进入睡眠状态，直到读取这线程把数据结构清空为止。当线程检测到相应的条件满足的时候（比如，有数据供读取者使用），它会调用 WakeConditionVariable 或  WakeAllConditionVariable,这样阻塞在Sleep*函数中的线程就会被唤醒。

     条件变量一般是配合其他同步机制使用的。例如在生产者线程离开关键段的时候，WakeAllConditionVariavble；当消费者进入关键段，发现没有东西可读时，可以使用SleepConditionVariable。

    SleepConditionVariableSRW，SleepConditionVariableCS，WakeConditionVariable， WakeAllConditionVariable

6、高速缓存行

    多CPU情况下，CPU的高速缓存行，可能会造成数据不完整性。我们可以利用CPU的这个特性，来组织数据结构，把数据和缓存行的边界对齐，把经常修改的数据和只读数据分开存放。

7、一些技巧

（1）以独占方式操作一组对象时使用一个锁，不要为每个对象都创建一个锁；

（2）同时访问多个逻辑资源，有多个锁时，一定要按照顺序来获取 锁；

（3）不要长时间占用锁；

二、使用内核对象进行线程同步

    WaitforXXX 副作用：一个“自动重置”的事件内核对象收到通知，转变为已通知状态的时候，最多只能唤醒“一个”等待在它上的线程。一个“人工重置”的事件内核对象收到通知，转变为已通知状态的时候，能够唤醒“所有”等待在它上的线程。

1、信号

CreateEvent

SetEvent 有信号

ResetEvent 无信号

palseEvent 先出发信号，马上回到无信号状态

2、计时器

    隔多长时间触发，内核对象变成触发状态。

CreateWaitableTimer，OpenWaitableTimer，CancleWaitableTimer

3、信号量

    如果当前资源计数大于0，那么信号量处于触发状态，=0，为未触发状态，系统绝对不会让当前资源计数变成0，当前资源计数绝对不会大于最大资源计数。releaseSemaphore会增加当前资源计数。

CreateSemaphoreEx

OpenSemaphore

ReleaseSemaphore

4、互斥量

HANDLE CreateMutex(LPSECURITY_ATTRIBUTES lpsa,BOOL fInitialOwner ,LPTSTR lpszMutexName);

    fInitialOwner表示创建互斥量的线程是否是该互斥量的最初拥有者。如果为TRUE，表示线程将拥有它所创建的这个互斥量，因此互斥量将处于无信号状态，只有创建该互斥量的线程此时可以访问互斥量保护的数据，而其它等待这个互斥量的线程都将被挂起，等待着互斥量变成有信号状态之后它们才能继续执行，否则就在那里等着，也就是在那里睡觉。lpszMutexName为所创建的互斥量起一个名字，这个名字用于在多个进程间共享互斥量。

    互斥量也是一个内核对象，它用来确保一个线程独占一个资源的访问。互斥量与关键段的行为非常相似，并且互斥量可以用于不同进程中的线程互斥访问资源。也能完美的解决某进程意外终止所造成的“遗弃”问题。

    互斥量是属于线程的，如果使用ExitThread或TerminateThread来强行退出线程，互斥量没有被释放，不过系统会将这个遗弃的互斥量交给正在等待这个互斥量的对象。

    CreateMutexEx，OpenMutex，ReleaseMutex

三、死锁检测

GetThreadWaitChain

OpenThreadWaitChainSession