內核態線程同步(2)利用內核對象同步 · Windows核心編程

## 事件對象 event對象常用來多個線程間進行工作的同步，如線程A先執行一些初始化工作，觸發evnet，通知線程B初始化工作已經完成，可以進行接下來的工作。 ### 創建event對象 ~~~ HANDLE WINAPI CreateEvent( _In_opt_ LPSECURITY_ATTRIBUTES lpEventAttributes, // 設置安全屬性 _In_ BOOL bManualReset, // 是否人工重置狀態（人工重置則不會自動改變事件狀態，自動重置則會自動將事件恢復為未觸發） _In_ BOOL bInitialState, // 事件初始狀態（觸發/未觸發） _In_opt_ LPCTSTR lpName // 事件名稱 ); ~~~ 值得注意的是 ~~~ BOOL bManualReset, ~~~ 若為人工重置，那么當事件觸發時，所有等待線程均能夠獲得事件對象，且不會自動重置事件狀態。若為自動重置，則僅有一個線程wait獲得該事件，同時置事件為未觸發狀態。另外一點，其他線程若想獲得該事件對象句柄，可以也調用CreateEvent函數，并傳入事件名稱。若該事件已經存在，則直接返回句柄，若未存在則會創建該事件并返回句柄。注意，若事件已經存在，再調用CreateEvent只會獲取其句柄，但該函數的其他參數會忽略。對于自動重置事件，若multiplewait函數為全部等待狀態，則對于僅自動重置事件觸發時，multiplewait函數會忽略該event，同時不會重置事件，只有當所有的等待對象都觸發時，multiplewait才會獲取自動重置事件并自動重置為未觸發狀態。 **若想在創建事件時指定的可以訪問事件的權限，可以用** ~~~ HANDLE WINAPI CreateEventEx( _In_opt_ LPSECURITY_ATTRIBUTES lpEventAttributes, _In_opt_ LPCTSTR lpName, _In_ DWORD dwFlags, // 可以是兩種flags的任意組合CREATE_EVENT_INITIAL_SET、CREATE_EVENT_MANUAL_RESET _In_ DWORD dwDesiredAccess // 設置事件權限 ); ~~~ ### 獲取事件句柄函數 ~~~ HANDLE WINAPI OpenEvent( _In_ DWORD dwDesiredAccess, _In_ BOOL bInheritHandle, _In_ LPCTSTR lpName ); ~~~ ### 改變事件觸發狀態 ### 設置事件為觸發狀態 ~~~ BOOL WINAPI SetEvent( _In_ HANDLE hEvent ); ~~~ ### 設置事件未觸發狀態 ~~~ BOOL WINAPI ResetEvent( _In_ HANDLE hEvent ); ~~~ ## 可等待計時器內核對象可等待計時器對象會在一定時后或每間隔一段時間觸發，可用在某個時間的操作。 ### 創建或獲取可等待計時器 ~~~ HANDLE WINAPI CreateWaitableTimer( _In_opt_ LPSECURITY_ATTRIBUTES lpTimerAttributes, _In_ BOOL bManualReset, // 是否人工重置 _In_opt_ LPCTSTR lpTimerName ); ~~~ ### 獲取可等待計時器句柄 ~~~ HANDLE WINAPI OpenWaitableTimer( _In_ DWORD dwDesiredAccess, _In_ BOOL bInheritHandle, _In_ LPCTSTR lpTimerName ); ~~~ 不像事件對象，可等待計時器創建后總是未觸發的。需要調用函數 SetWaitableTimer ~~~ BOOL WINAPI SetWaitableTimer( _In_ HANDLE hTimer, // 計時等待對象 _In_ const LARGE_INTEGER *pDueTime, // 何時觸發對象（用負值表示相對于調用SetWaitableTimer后的時間 100納秒為單位） _In_ LONG lPeriod, // 觸發后間隔的觸發頻率（0 表示僅觸發一次） _In_opt_ PTIMERAPCROUTINE pfnCompletionRoutine, // APC調用函數 _In_opt_ LPVOID lpArgToCompletionRoutine, // APC調用參數 _In_ BOOL fResume // 在可掛起的計算機系統中，是否恢復計算機來使等待線程執行CPU時間。 // 若傳入FALSE，則會觸發對象，但等待線程不會執行，除非直到計算機系統重新執行 ); ~~~ ### 取消計時等待對象的時間設置 ~~~ 該函數會取消一切的SetWaitableTimer的計時設置。 但是該函數不會更改timer對象的觸發狀態，若已經觸發，則該對象仍會處于觸發狀態。 BOOL WINAPI CancelWaitableTimer( _In_ HANDLE hTimer ); ~~~ ### 計時等待對象 VS 用戶計時器(SetTimer) 1、內核對象，用戶對象 2、用戶計時器會產生WM_TIMER消息，該消息會被送到調用SetTimer線程或創建窗口線程，同一時間僅有一個線程得到通知。計時等待對象可多個線程同時被通知。 ## 信號量內核對象信號能夠靈活的限制可被激活的線程數目，并確保線程數目不會超過設定的最大值。具體使用流程為： 1、創建信號量對象，并指定最大資源數目與當前可用數目（常為0）。 2、創建多個資源請求線程，因為當前可用數目為0，線程等待。 3、當符合某種條件時，調用[**ReleaseSemaphore**](https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/ms685071%28v=vs.85%29.aspx)函數釋放資源，這時候可用資源數目遞增。 4、可以資源數目不再為0，等待線程獲得資源，同時可以資源數目遞減。 windows系統會確保當前可用資源數目大于等于0，同時不會超過最大值。 ### 創建(或獲取)信號量對象 ~~~ HANDLE WINAPI CreateSemaphore( _In_opt_ LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSemaphoreAttributes, _In_ LONG lInitialCount, // 初始當前可用資源數目 _In_ LONG lMaximumCount, // 最大可用資源數目 _In_opt_ LPCTSTR lpName ); ~~~ [**CreateSemaphoreEx**](https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/ms682446%28v=vs.85%29.aspx) ### 獲取信號量對象句柄 ~~~ HANDLE WINAPI OpenSemaphore( _In_ DWORD dwDesiredAccess, _In_ BOOL bInheritHandle, _In_ LPCTSTR lpName ); ~~~ ### 遞增信號量可用資源 ~~~ BOOL WINAPI ReleaseSemaphore( _In_ HANDLE hSemaphore, _In_ LONG lReleaseCount, _Out_opt_ LPLONG lpPreviousCount ); ~~~ ## 互斥量內核對象互斥量內核對象用于確保資源被唯一的線程訪問，即互斥訪問。 ### 創建（獲取）互斥量對象 ~~~ HANDLE WINAPI CreateMutex( _In_opt_ LPSECURITY_ATTRIBUTES lpMutexAttributes, _In_ BOOL bInitialOwner, _In_opt_ LPCTSTR lpName ); ~~~ 互斥量內核對象有引用計數器，線程ID已經遞歸計數器組成。線程ID用來記錄當前獲取互斥量對象的線程ID，0表示沒人獲取，互斥量處于觸發狀態。一旦，有個線程wait到互斥量，其內核對象線程ID為該線程ID，同時內核對象變為未觸發狀態，其他線程只能繼續等待。但對于已經獲得互斥量線程，其仍可以等待成功，這時候內核對象會遞增其遞歸計數器。調用[**ReleaseMutex**](https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/ms685066%28v=vs.85%29.aspx) 釋放互斥量。對于多次遞歸進入的互斥量，要相應的多次調用release函數。注意，當線程在獲取了互斥量對象，而在調用[**ReleaseMutex**](https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/ms685066%28v=vs.85%29.aspx)之前結束的話，會產生遺棄問題。 ## 關于內核態同步對象的一些事項 1、一般的，通過內核對象來進行同步，其獲取的內核對象句柄都是具有所有權限的（訪問，改變觸發狀態等），但是我們可以在Create內核對象時，通過擴展函數ex函數設置可訪問權限，那么當訪問該內核對象句柄時，僅能夠進行指定的權限訪問。 2、內核對象命名與多用戶系統我們有多種方法可以在多個進程空間訪問同一個內核對象（繼承，dumplicatehandle，命名的內核對象）。在使用命名內核對象訪問時，需要注意在多用戶系統中內核對象名稱的前綴。 MSDN原話是： The name can have a "Global\" or "Local\" prefix to explicitly create the object in the global or session namespace. 即加上“Global\”前綴，可以在多個用戶間通過名稱訪問該內核對象，而"Local\"前綴僅能夠當前用戶通過名稱訪問內核對象。