《Windows via C/C++》学习笔记 —— 内核对象的“线程同步”之“信号量”

　　“信号量内核对象”用于对资源进行计数。

　　在信号量内核对象内部，和其他内核对象一样，有一个使用计数，该使用计数表示信号量内核对象被打开的次数。

　　信号量内核对象中还有两个比较重要的数据，分别表示最大资源数和当前资源数。最大资源数表示能够管理的资源的总数，当前资源数表示目前可以被使用的资源数量。

 

　　可以使用CreateSeamphore函数来创建一个信号量内核对象，该函数成功返回句柄，失败返回NULL。

HANDLE CreateSemaphore(
   PSECURITY_ATTRIBUTE psa,     //安全属性结构指针
   LONG lInitialCount,          //初始可用资源数
   LONG lMaximumCount,          //最大资源数
   PCTSTR pszName);             //信号量内核对象的名字（NULL表示匿名）

 

　　在Windows Vista中，提供了一个新的创建信号量内核对象的函数CreateSemaphoreEx，该函数成功返回句柄，失败返回NULL。

HANDLE CreateSemaphoreEx(
   PSECURITY_ATTRIBUTES psa,     //安全属性结构指针
   LONG lInitialCount,           //初始可用资源数
   LONG lMaximumCount,      //最大资源数
   PCTSTR pszName,          //信号量内核对象的名字（NULL表示匿名）
   DWORD dwFlags,               //保留型参数，应设置为0
   DWORD dwDesiredAccess);      //访问限制（参看MSDN）

 

　　同样，可以打开一个指定名称的信号量，使用OpenSemaphore函数：

HANDLE OpenSemaphore(
   DWORD dwDesiredAccess,     //访问限制（参看MSDN）
   BOOL bInheritHandle,       //是否允许返回的句柄子进程被继承
   PCTSTR pszName);           //指定的信号量名称

 

　　假如，作为一个服务器，有一个缓冲区需要用来存放客户的连接请求，还有一个线程池用来处理连接。但是该缓冲区和线程池的大小有限，比如至多只能同时接纳和处理10位客户的连接请求，而当有10位客户请求连接而尚未处理完成的时候，此时一个新客户也试图建立连接，那么这个连接过程应该被推后，直到有一个连接处理完成之后，这个新客户的连接才能被处理。

　　这个时候，可以使用信号量机制来处理线程同步的问题。

　　当服务器初始化的时候，最大资源数为10，没有任何服务器请求连接，可以使用如下代码创建信号量内核对象：

HANDLE hSem = CreateSemaphore(NULL, 0, 10, NULL);

 

　　该函数创建了一个信号量内核对象，最大资源数为10，当前可用资源数为0。由于当前可用资源数为0，所以调用WaitForSingleObject等这些等待函数来等待该信号量句柄的线程都会进入等待状态。

　　这些等待函数在内部会查看信号量内核对象的可用资源数，如果该值大于0，则将其减1，线程保持可调度状态，这些比较和设置可用资源数是以原子过程进行的，所以是线程安全的。

　　如果可用资源数等于0，则线程进入等待状态，当一个线程将信号量的可用资源数递增之后，某个或某些等待的线程就可以进入就绪状态。

　　可以调用ReleaseSemaphore函数来让信号量内核对象的可用资源数递增：

 

BOOL ReleaseSemaphore(
   HANDLE hSemaphore,     //信号量内核对象句柄
   LONG lReleaseCount,       //可用资源增加个数
   PLONG plPreviousCount);    //返回上次可用资源的数量，一般传递NULL忽略之

 

　　可惜的是，Windows没有提供一种方法让我们仅仅是查询当前信号量的可用资源数。

 

　　自己总结了一下信号量使用的模型：

HANDLE g_hSem;     //信号量句柄，在其他线程（比如主线程）中创建
DWORD WINAPI ThreadProc(PVOID pvParam)     //线程函数
{
     //等待信号量，如果可用资源大于0，递减资源，线程继续运行，否则线程等待
     WaitForSingleObject(g_hSem, INFINITE);

     //访问资源

     //访问完毕，释放，递增可用资源数1个（可以根据需要递增n个）
     ReleaseSemaphore(g_hSem, 1, NULL);
}