基于多进程并发-进程同步之互斥锁(Mutex)

大胡子的艾娃

已于 2023-06-25 10:32:20 修改

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分类专栏：并发编程文章标签： Mutex 进程锁 CreateMutex 进程同步 windows

于 2023-06-13 13:58:54 首次发布

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一、Windows的互斥锁Mutex是什么？

1、为Windows内核对象
2、实现进程或线程的互斥/同步
3、实现为Windows的一组API

二、Windows的互斥锁各接口

1、CreateMutex函数
作用：创建互斥对象，并获取互斥对象的void句柄；或者获取互斥对象的void句柄。
a、原型：

HANDLE CreateMutex(  
        LPSECURITY_ATTRIBUTES   lpMutexAttributes,        
        BOOL                	bInitialOwner,         
        LPCTSTR         		lpName           
);

b、接口说明：
lpMutexAttributes：指向SECURITY_ATTRIBUTES结构的指针

如果此参数为 NULL，则子进程无法继承句柄。结构的 lpSecurityDescriptor 成员为新的互斥指定安全描述符。如果lpMutexAttributes为NULL，则mutex获取默认的安全描述符。

bInitialOwner：创建互斥对象的进程\线程A是否占有权

TRUE：占有，FALSE：不占有；
一般为FALSE，不为任何进程\线程所占用；
若为TRUE，表希望A占有该互斥对象，若真正创建了该互斥对象，则无论A是否拿到锁，它进程\线程B中的wait函数将阻塞，直到A调用CloseHandle或消亡后，B中的wait函数才会返回WAIT_ABANDONED(128L)。

lpName：指向互斥对象名的字符串指针

名称区分大小写；
如果为 NULL，则会在没有名称的情况下创建互斥对象，将无法实现进程间同步；
可添加全局”或“本地”前缀，如"Local\name"和"Global\name"，以便应用程序能够支持多个用户。

返回值：指向互斥对象的void*句柄

如执行成功，返回互斥体对象的句柄，NULL表示出错；
一般情况，无论指定的名字互斥对象是否已经存在，都能成功拿到有效的void*句柄；
若指定的名字互斥对象是否已经存在，则不会初始化新的互斥对象，GetLastError返回ERROR_ALREADY_EXISTS(183L)，等同于调用OpenMutex函数。

2、OpenMutex
作用：获取互斥对象的void*句柄。
a、原型：

HANDLE OpenMutex(  
        DWORD					dwDesiredAccess,        
        BOOL                	bInheritHandle,         
        LPCTSTR         		lpName
);

b、接口说明：
dwDesiredAccess：对互斥对象访问期望权限

请指定MUTEX_ALL_ACCESS。

bInheritHandle：子进程能够继承句柄

若为TRUE，则由此进程创建的进程将继承句柄；
若为FALSE，子进程不会继承此句柄。

lpName：指向互斥对象名的字符串指针

与CreateMutex同

返回值：指向互斥对象的void*句柄

如果函数成功，则返回值是互斥对象的void*句柄；
如果函数失败，则返回值为 NULL；如果命名互斥体不存在，该函数将失败，GetLastError返回ERROR_FILE_NOT_FOUND(2L)。

3、WaitForSingleObject
作用：获取互斥锁
a、原型：

DWORD WaitForSingleObject(
		HANDLE					hHandle, 
		DWORD					dwMilliseconds
);

b、接口说明：
hHandle：指向互斥对象的void*句柄

CreateMutex或OpenMutex函数的返回值。

dwMilliseconds：超时间隔（以毫秒为单位）

如果指定了非零值，该函数将等待对象发出信号或间隔；
如果dwMilliseconds为零，则如果对象未发出信号，则函数不会输入等待状态;它始终会立即返回；
如果dwMilliseconds为INFINITE，则仅当发出对象信号时，该函数才会返回。

返回值：指示导致函数返回的事件

WAIT_OBJECT_0(0L)，成功获取互斥锁；
WAIT_TIMEOUT(258L)，等待超时；
WAIT_FAILED（0xFFFFFFFF），函数失败。要获得更多的错误信息，请调用 GetLastError；
WAIT_ABANDONED(128L)，见上文“1、CreateMutex --> b、接口说明：–> bInitialOwner的第三条”。

4、ReleaseMutex
作用：解锁
a、原型：

BOOL ReleaseMutex(
		HANDLE					hHandle, 
);

b、接口说明：
hHandle：指向互斥对象的void*句柄

CreateMutex或OpenMutex函数的返回值。
返回值：解锁是否成功
调用成功返回TRUE，此时另一个在等待该mutex的进程\线程，将得到信号停止等待（wait函数）。

例如：
WaitForSingleObject(hMutex,INFINITE); hMutex对象如果变为激发状态，这个函数就会返回，继续往下执行。

5、CloseHandle
作用：释放内核对象副本

BOOL CloseHandle(
		HANDLE					hObject, 
);

b、接口说明：
hHandle：指向互斥对象的void*句柄

CreateMutex或OpenMutex函数的返回值。
返回值：解锁是否成功
关闭一个句柄，并将这个句柄的引用计数减一，如果句柄的引用计数减到0，那么操作系统将释放这个核心对象的句柄。用CloseHandle来释放Mutex时，只是释放当前进程获得的句柄，而不会删除该Mutex内核对象。

三、Windows的进程互斥锁使用说明

1、不可跨PC
2、当多个进程对计算机上的同一份文件进行操作时候，需要对文件进行保护，防止多个进程同时对文件进行修改造成错误，因此可采用Windows的互斥锁Mutex来进行加锁。

// CreatMutex.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
//

#include "stdafx.h"

#include <stdio.h>
#include <windows.h>
#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
	//打开进程锁
	HANDLE hmutex = OpenMutex(MUTEX_ALL_ACCESS, FALSE, TEXT("MutexTest"));

	//创建进程锁
	if (hmutex == NULL)
	{
		cout<<"Create MutexTest!"<<endl;
		hmutex = CreateMutex(NULL, false, TEXT("MutexTest"));
	}

	//获取进程锁
	DWORD ts = WaitForSingleObject(hmutex, INFINITE);
	if (WAIT_OBJECT_0 == ts)
	{
		// 进行数据操作，下面是简单举例
		for (int i=0; i<10; i++)
		{
			cout << i <<endl;
			Sleep(1000);
		}
	}

	// 操作完成后释放进程锁
	ReleaseMutex(hmutex);

	if (hmutex != NULL)
	{
		CloseHandle(hmutex);
	}

	return 0;
}

四、需要注意的问题

如果一个进程A（线程A）：HANDLE hMutexA=CreateMutex(NULL,true,“MyAppMutex”)；创建了一个互斥体；
同时另一个进程B（线程B）也：HANDLE hMutexB=CreateMutex(NULL,true,“MyAppMutex”)；这个时候hMutexB会得到已经存在的互斥体的句柄吗？
答：不会，而是接口成功会返回该互斥锁的句柄。但是可以通过GetLastError返回ERROR_ALREADY_EXISTS(183L)。

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