尹莉莉

安徽四創(chuàng)電子股份有限公司，安徽合肥 230088

1 多線程的同步技術(shù)

開(kāi)發(fā)人員在進(jìn)行多線程編程時(shí)，為了使得各個(gè)線程能夠協(xié)同工作，必須要用到線程同步技術(shù)。下面將針對(duì)臨界區(qū)、事件及互斥對(duì)象這幾種windows線程的同步技術(shù)進(jìn)行介紹。

1.1 臨界區(qū)對(duì)象

臨界區(qū)其實(shí)就是一段代碼，它的作用就是控制共享資源不被同時(shí)訪問(wèn)，比如一個(gè)線程進(jìn)入臨界區(qū)訪問(wèn)共享資源后，其他想訪問(wèn)該共享資源的線程將被拒絕訪問(wèn)，處于掛起狀態(tài)，直到臨界區(qū)釋放后，其他線程才可以繼續(xù)搶占。利用臨界區(qū)對(duì)象控制線程同步的方法如下。

1）定義臨界區(qū)對(duì)象，該對(duì)象是全局變量。

CRITICAL_SECTION g_s;

2）初始化臨界區(qū)對(duì)象。

InitializeCriticalSection(&g_s);

3）進(jìn)入臨界區(qū)。

EnterCriticalSection(&g_s);

4）釋放臨界區(qū)。

LeaveCriticalSection(&g_s);

1.2 事件對(duì)象

事件對(duì)象是一種抽象的對(duì)象，有受信和未受信兩種狀態(tài)，一般和WaitForSingleObject函數(shù)一起使用，該函數(shù)根據(jù)事件的受信狀態(tài)來(lái)判斷是否讓線程訪問(wèn)該共享數(shù)據(jù)。利用事件對(duì)象來(lái)保持線程同步的方法如下。

1）創(chuàng)建事件內(nèi)核對(duì)象并保存事件對(duì)象的句柄。

HANDLE g_hEvent;//全局變量。

g_hEvent = CreateEvent(NULL,FALSE,FALSE,FALSE,NULL);

createEvent函數(shù)可根據(jù)參數(shù)傳入的不同，來(lái)決定是否需要手動(dòng)重置事件對(duì)象，同時(shí)也可以決定事件創(chuàng)建的初始狀態(tài)，即受信還是未受信。

2）更改事件對(duì)象的狀態(tài)。

SetEvent(g_hEvent);//設(shè)置事件狀態(tài)為受信狀態(tài)

ReleaseEvent(g_Event);//設(shè)置事件狀態(tài)為無(wú)信號(hào)狀態(tài)

3）使用WaitForSingleObject函數(shù)來(lái)控制線程對(duì)共享資源的訪問(wèn)。

WaitForSingleObject(g_hEvent,INFINITE);

當(dāng)事件對(duì)象是受信狀態(tài)時(shí)，則該線程可以訪問(wèn)共享資源。

1.3 互斥內(nèi)核對(duì)象

互斥對(duì)象也是一種內(nèi)核對(duì)象，其與前面兩種保持同步的方法類似，利用該技術(shù)進(jìn)行線程同步的方法如下。

1.3.1 創(chuàng)建互斥對(duì)象并保存對(duì)象句柄

HANDLE g_hMutex;//全局變量

g_hMutex = CreateMutex(NULL,FALSE,NULL);//第二個(gè)參數(shù)一般設(shè)置為false，表示該對(duì)象沒(méi)有被任何線程所占用。

1.3.2 在線程函數(shù)中使用WaitForSingleObject

WaitForSingleObject(g_hEvent,INFINITE);

1.3.3 釋放互斥對(duì)象

ReleaseMutex(g_hMutex);

2 多線程的優(yōu)缺點(diǎn)

任何東西都有它的兩面性，同樣多線程也是一把雙刃劍，有它的優(yōu)點(diǎn)也有它的缺點(diǎn)。

首先，多線程的優(yōu)點(diǎn)如下。

1）提高界面程序響應(yīng)速度。

當(dāng)一個(gè)程序既要執(zhí)行耗時(shí)的任務(wù)，又要更新窗口及接受相關(guān)界面操作時(shí)，如云存儲(chǔ)視圖庫(kù)的客戶端界面程序，如果該程序是單線程程序，則會(huì)導(dǎo)致界面的卡死，從用戶的角度來(lái)說(shuō)，這個(gè)應(yīng)用程序就像處于無(wú)響應(yīng)狀態(tài)一樣。如果程序是多線程程序，可以把耗時(shí)任務(wù)，比如視頻的點(diǎn)播，文件的上傳下載等傳遞給后臺(tái)線程，當(dāng)后臺(tái)線程在執(zhí)行這些功能的時(shí)候，主線程就可以及時(shí)的處理用戶對(duì)界面的操作請(qǐng)求，從用戶的體驗(yàn)感上來(lái)講，程序的響應(yīng)速度就比單線程要快的多。

2）資源利用率高。

因?yàn)殡娔X的工作原理是輪轉(zhuǎn)時(shí)間片進(jìn)行操作，而操作系統(tǒng)中分配時(shí)間片的操作是以線程為準(zhǔn)的，對(duì)比實(shí)現(xiàn)同樣功能的多線程程序和單線程程序，多線程程序被分配的時(shí)間片就比單線程程序多了，從而cpu在它上面花費(fèi)的時(shí)間就多了，這就充分的利用了cpu資源。比如上傳下載文件，當(dāng)用戶上傳第一個(gè)文件時(shí)，cpu會(huì)等待第一個(gè)文件上傳完成，如果接下來(lái)繼續(xù)上傳其他文件，cpu在上傳文件的同時(shí)就可以對(duì)已上傳完成的文件進(jìn)行下載了，因?yàn)樵趫?zhí)行文件上傳時(shí)，cpu還有很多空閑的時(shí)間，可以給下載線程分配一定的時(shí)間片來(lái)執(zhí)行下載，從而提高了cpu資源的利用率。

其次，多線程的缺點(diǎn)如下。

1）設(shè)計(jì)復(fù)雜。

有一些多線程應(yīng)用程序比單線程的應(yīng)用程序要簡(jiǎn)單，但是一般情況下多線程的設(shè)計(jì)還是更復(fù)雜一點(diǎn)，尤其當(dāng)多個(gè)線程共享進(jìn)程數(shù)據(jù)的時(shí)候，需要用到同步技術(shù)，處理不當(dāng)就有可能造成線程的死鎖。

2）頻繁切換上下文的開(kāi)銷。

Cpu是通過(guò)分配時(shí)間片來(lái)控制線程的交替執(zhí)行的，當(dāng)一個(gè)線程的時(shí)間片被用完時(shí)，cpu就要準(zhǔn)備從該線程切換到下一個(gè)被分配到時(shí)間片的線程，此時(shí)就需要cpu記錄當(dāng)前線程的相關(guān)信息，如線程的相關(guān)數(shù)據(jù)，程序的地址等，這些操作完成后，cpu才可以載入另一個(gè)線程的相關(guān)數(shù)據(jù)開(kāi)始執(zhí)行。由此可知，如果程序是多線程程序，由于線程數(shù)量較多，系統(tǒng)將會(huì)花費(fèi)大量的時(shí)間來(lái)處理線程的頻繁切換，這就可能降低程序的執(zhí)行效率。

3）資源消耗的增加。

多線程程序在充分利用cpu資源的情況下，也會(huì)加大對(duì)資源的消耗量，因?yàn)槊總€(gè)線程都要有自己的一個(gè)堆棧，這就加大了對(duì)內(nèi)存的使用，同時(shí)程序還需要一些資源來(lái)管理線程，這些都導(dǎo)致了資源消耗的增加。

3 結(jié)論

綜上可知，多線程的使用有利有弊，在軟件開(kāi)發(fā)中，到底需不需要用到多線程編程需要考慮很多因素，也需要結(jié)合程序功能的實(shí)際情況。一般情況下，多線程技術(shù)在項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中還是得到了廣泛應(yīng)用，因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中，多線程的優(yōu)勢(shì)還是明顯大于劣勢(shì)的。

[1]王艷平,Windows程序設(shè)計(jì)[M].2版.北京：人民郵電出版社，2008.

[2]章秦.Win32多線程同步技術(shù)淺析[J].電子設(shè)計(jì)工程，2011.