线程同步 关键代码段 CRITICAL_SECTION 用户模式同步对象 InitializeCriticalSection

0、思考

假设线程A和线程B都可以操作C，怎样保证A、B不去同时操作C？（可以想象为A、B进入只有一个坑的卫生间C）
假设生产者线程A和消费者线程B都可以操作C，怎样保证A先处理后，B再处理，保证A、B的顺序？（可以想想A会烤面包，B会吃面包，
    怎样保证A烤好后B才去吃）

1、相关api

CRITICAL_SECTION 
InitializeCriticalSection
DeleteCriticalSection
EnterCriticalSection
LeaveCriticalSection
TryEnterCriticalSection
InitializeCriticalSectionAndSpinCount

2、写在前面

临界区：在某个时间内只允许（同一个进程内的）一个线程执行某个给定代码段。
特点：只能用于对象在同一进程里线程间的相互访问；非内核对象，在用户态进行锁操作，速度快；内部使用了interlocked函数。
缺点：无法对多个进程中的各个线程进行同步。

3、api说明

// 初始化一个临界资源对象。（单个进程的各个线程可以使用临界区对象来解决同步互斥问题）
void WINAPI InitializeCriticalSection(
  _Out_ LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection
);

// 释放由该对象使用的所有系统资源。
void WINAPI DeleteCriticalSection(
  _Inout_ LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection
);

// 进入临界区
void WINAPI EnterCriticalSection(
  _Inout_ LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection
);

// 离开临界区
void WINAPI LeaveCriticalSection(
  _Inout_ LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection
);

// 查看是否可以访问某个共享资源, 不可以不等待直接返回false
BOOL WINAPI TryEnterCriticalSection(
    _Inout_ LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection
);

// 多处理器计算机上，将循环锁用于关键代码段
BOOL WINAPI InitializeCriticalSectionAndSpinCount(
    __out LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection,
    __in  DWORD dwSpinCount
);

4、c++封装

#pragma once

#include <windows.h>


class ncCS
{
public:
    ncCS()
    {
        InitializeCriticalSection(&_cs);
    }

    ~ncCS()
    {
        DeleteCriticalSection(&_cs);
    }

public:
    void lock()
    {
        EnterCriticalSection(&_cs);
    }

    void unlock()
    {
        LeaveCriticalSection(&_cs);
    }

private:
    CRITICAL_SECTION _cs;
};

5、顺藤摸瓜

InitializeCriticalSectionAndSpinCount
当线程试图进入另一个线程拥有的关键代码段时，调用线程就立即被置于等待状态。
这意味着该线程必须从用户方式转入内核方式（大约1000个CPU周期）。
在多处理器计算机上，当前拥有资源的线程可以在不同的处理器上运行，并且能够很快放弃对资源的控制。
为了提高关键代码段的运行性能， Microsoft将循环锁纳入了这些代码段。
当EnterCriticalSection函数被调用时，它就使用循环锁进行循环，以便设法多次取得该资源。只有当为了取得该资源的每次试图
    都失败时，该线程才转入内核方式，以便进入等待状态。
如果两个或多个线程同时争用关键代码段，那么关键代码段将使用一个事件内核对象。

typedef RTL_CRITICAL_SECTION CRITICAL_SECTION;

// DebugInfo：稍后详解
// LockCount：初始化为-1， 当临界区被占用则大于等于0
// 占用此临界区的线程id
// LockSemaphore：自复位事件，当线程尝试获取此临界区时，被已获取该临界区的线程阻止时，自动创建
// SpinCount：多处理系统使用此字段， 相关api为InitializeCriticalSectionAndSpinCount
typedef struct _RTL_CRITICAL_SECTION {
    PRTL_CRITICAL_SECTION_DEBUG DebugInfo;
    LONG LockCount;
    LONG RecursionCount;
    HANDLE OwningThread;
    HANDLE LockSemaphore;
    ULONG_PTR SpinCount;
} RTL_CRITICAL_SECTION, *PRTL_CRITICAL_SECTION;

// Type：
// CreatorBackTraceIndex：
// CriticalSection：指向RTL_CRITICAL_SECTION
// ProcessLocksList：双链表
// EntryCount：
// ContentionCount：
// Flags：
// CreatorBackTraceIndexHigh：
// SpareWORD：
typedef struct _RTL_CRITICAL_SECTION_DEBUG {
    WORD   Type;
    WORD   CreatorBackTraceIndex;
    struct _RTL_CRITICAL_SECTION *CriticalSection;
    LIST_ENTRY ProcessLocksList;
    DWORD EntryCount;
    DWORD ContentionCount;
    DWORD Flags;
    WORD   CreatorBackTraceIndexHigh;
    WORD   SpareWORD;
} RTL_CRITICAL_SECTION_DEBUG, *PRTL_CRITICAL_SECTION_DEBUG, RTL_RESOURCE_DEBUG, *PRTL_RESOURCE_DEBUG;

致谢