线程间的同步概述

wtkc 2014-11-20

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线程间的同步概述

1.前言

前面几篇文章着重介绍了多线程的三种创建方式及多线程间的4种通信方式，并采用大量的实例演示，相信大家对线程的创建和使用有了一定的了解。若还不了解请复习下前面的文章，多动手写代码和调试，光看不练，假把式。

今天先请大家看看下面一个多线程程序，操作很简单，就是创建9个线程，并输出相应的线程编号（即报数）。主要代码如下：

[cpp] view plain copy print ?

//声明线程处理函数
unsigned __stdcallThreadFunc( void* pArguments);//工作线程函数
HANDLE m_handle[9];//线程句柄列表
CListBox m_List; //数据列表控件
/////////////////////////////////////////////////
int g_nCount= 0;//这个是全局变量，用于线程报数（计数）
//演示开始：创建线程
void CThreadProblem1Dlg::OnBnClickedButton1()
{
// TODO: 在此添加控件通知处理程序代码
GetDlgItem(IDC_BUTTON1)->EnableWindow(FALSE);
m_List.ResetContent();//清空列表
g_nCount = 0; //重置报数，
SetDlgItemInt(IDC_EDIT_NUM,++m_nNum); //显示操作的次数
//创建多线程
for (int i=0;i<9;i++)
{
m_handle[i] = (HANDLE)_beginthreadex(NULL,0, ThreadFunc,&m_List,0, NULL);
}
//WaitForMultipleObjects(10, handle, TRUE, INFINITE); //在此处等待退出，将发现程序假死了。所以采用线程的方式等待
_beginthreadex(NULL,0, WaitThread,this, 0, NULL); //等待上述的个线程都退出
}
//工作线程函数
unsigned __stdcall ThreadFunc(void* pArguments)
{
Sleep(100);//相关处理
g_nCount++; //计数加
CListBox *pList= (CListBox*)pArguments;
CString str;
str.Format(" 子线程ID号为%4d 报数为:%d",GetCurrentThreadId(),g_nCount);
pList->AddString(str);//输出
Sleep(100);//相关处理
return 0;
}
//线程函数:等待个演示线程都退出再使能开始按钮
unsigned __stdcall WaitThread(void* pArguments)
{
CThreadProblem1Dlg *pMainDlg= (CThreadProblem1Dlg *)pArguments;
WaitForMultipleObjects(9,pMainDlg->m_handle,TRUE, INFINITE); //等待所有线程都结束
EnableWindow(GetDlgItem(AfxGetApp()->m_pMainWnd->m_hWnd,IDC_BUTTON1),TRUE);//使能开始按钮
return 0;
}

当运行一次OnBnClickedButton1()函数，将显示下面的结果:

你一看，没错呀，就应该是这样的，没有错呀！多运行几次也是这样的。但我要肯定的告诉你，上面的程序是有严重的问题，而运行结果也欺骗了你。正是运行结果大大蒙骗了你的理智和大脑。你发现问题了吗？（提示：不是报数顺序的问题）

正是该错误有隐蔽性，你很难从结果中发现问题，除非你运气特别好，一运行就能重现问题，但作为程序员，你决不能仅靠运气，不可能你每次的运气都这么好。

多运行几次上面的程序，你有可能发现问题，现在我把该程序改进下，使其具有自动识别错误的智能，你一眼就能发现问题的。

改进点：添加结果检测功能，若正常，其线程的报数应该为1-9，有可能顺序有变，但总和为45=1+2+3+4+5+6+7+8+9。程序将一直循环到程序退出。若不等于45就退出循环，表示有问题，即让程序一直运行，直到有错误为止。前面的OnBnClickedButton1()函数和ThreadFunc（）函数保存不变，WaitThread（）函数添加一个判断语句，改进程序如下：

[cpp] view plain copy print ?

//线程函数:等待个演示线程都退出再使能开始按钮
unsigned __stdcall WaitThread(void* pArguments)
{
CThreadProblem1Dlg *pMainDlg= (CThreadProblem1Dlg *)pArguments;
WaitForMultipleObjects(9, pMainDlg->m_handle, TRUE,INFINITE); //等待所有线程都结束
EnableWindow(GetDlgItem(AfxGetApp()->m_pMainWnd->m_hWnd,IDC_BUTTON1),TRUE);//使能开始按钮
if(pMainDlg->m_bAuto&& !pMainDlg->IsError())
{//若自动使能，则继续下轮操作
pMainDlg->OnBnClickedButton1();
}
return 0;
}
//添加IsError（）函数，用以判断结果是否正确。
// 自动判断每次运行结果是否正确
bool CThreadProblem1Dlg::IsError(void)
{
int nValue[9]={0};
int nResult = 0;
CString szText;
for(int i=0;i<9;i++)
{//得到各个线程的报数
m_List.GetText(i,szText);
szText = szText.Right(1);
nValue[i] = atoi(szText);
nResult += nValue[i];
}
//判断是否有相同的值出现
if (nResult != 45)
{//有错误
return true;
}
return false;
}

再运行上面的程序，选中“自动判断”，程序将很快不停的运行，但很快将又停下来，运行结果如下图所示，有可能你的结果和我的不一样，但类型差不多的。

工程源码下载：http://download.csdn.net/detail/cbnotes/5015914

现在你发现问题了吗？对了，报数出现相同数了（见上图出现两个“2”）。

你可能要问，怎么会这样呢？

这就是多线程最容易出现的问题，也是多线程编程的难点和核心。再说说上面程序，创建了9个线程，这9个线程是同时运行的（即并行运行），它们都要修改变量全局g_nCount（g_nCount++；），就有可能两个或多个线程同时读取到g_nCount，而当前的g_nCount已经被其它线程修改，即输出的不是线程当前的值。这和单线程的顺序执行是有很大不同的。

那有什么方法解决上面的问题吗？当然有，这就是在江湖中大名鼎鼎的线程同步技术，而且系统提供了多种线程同步的技术/方法。