线程同步--关键段CRITICAL_SECTION

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关键段CRITICAL_SECTION一共就四个函数，下面是这四个函数的原型和使用说明。

函数功能：初始化

VOID
WINAPI
InitializeCriticalSection(
    __out LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection
    );

函数功能：销毁

VOID
WINAPI
DeleteCriticalSection(
    __inout LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection
    );

函数功能：进入关键区域

VOID
WINAPI
EnterCriticalSection(
    __inout LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection
    );

函数功能：离开关键区域

VOID
WINAPI
LeaveCriticalSection(
    __inout LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection
    );

CRITICAL_SECTION 结构体定义：

typedef struct _RTL_CRITICAL_SECTION {
    PRTL_CRITICAL_SECTION_DEBUG DebugInfo;

    //
    //  The following three fields control entering and exiting the critical
    //  section for the resource
    //

    LONG LockCount;
    LONG RecursionCount;
    HANDLE OwningThread;        // from the thread's ClientId->UniqueThread
    HANDLE LockSemaphore;
    ULONG_PTR SpinCount;        // force size on 64-bit systems when packed
} RTL_CRITICAL_SECTION, *PRTL_CRITICAL_SECTION;

各个参数的解释如下：

第一个参数：PRTL_CRITICAL_SECTION_DEBUG DebugInfo;//调试用的
第二个参数：LONG LockCount;//初始化为-1，n表示有n个线程在等待
第三个参数：LONG RecursionCount;//表示该关键段的拥有线程对此资源获得关键段次数，初为0
第四个参数：HANDLE OwningThread;//即拥有该关键段的线程句柄
第五个参数：HANDLE LockSemaphore;//实际上是一个自复位事件
第六个参数：DWORD SpinCount;//旋转锁的设置，单CPU下忽略

       由这个结构可以知道：关键段会记录拥有该关键段的线程句柄，即关键段是有“线程所有权”概念的。事实上它会用第四个参数OwningThread来记录获准进入关键区域的线程句柄，如果这个线程再次进入，EnterCriticalSection()会更新第三个参数RecursionCount以记录该线程进入的次数并立即返回让该线程进入。其它线程调用EnterCriticalSection()则会被切换到等待状态，一旦拥有线程所有权的线程调用LeaveCriticalSection()使其进入的次数为0时，系统会自动更新关键段并将等待中的线程换回可调度状态。

        因此可以将关键段比作旅馆的房卡，调用EnterCriticalSection()即申请房卡，得到房卡后自己当然是可以多次进出房间的，在你调用LeaveCriticalSection()交出房卡之前，别人自然是无法进入该房间。主线程正是由于拥有“线程所有权”即房卡，所以它可以重复进入关键代码区域，从而导致子线程在接收参数之前主线程就已经修改了这个参数。所以关键段可以用于线程间的互斥，但不可以用于同步。

       另外，由于将线程切换到等待状态的开销较大，因此为了提高关键段的性能，Microsoft将旋转锁合并到关键段中（具体做法就是：使用InitializeCriticalSectionAndSpinCount替代InitializeCriticalSection，旋转锁的次数一般设置为4000），这样EnterCriticalSection()会先用一个旋转锁不断循环，尝试一段时间才会将线程切换到等待状态。值得注意的是如果主机只有一个处理器，那么设置旋转锁是无效的。无法进入关键区域的线程总会被系统将其切换到等待状态。

关键段的有关总结：

1．关键段共初始化、销毁、进入和离开关键区域四个函数。

2．关键段可以解决线程的互斥问题，但因为具有“线程所有权”，所以无法解决同步问题。

3．推荐关键段与旋转锁配合使用。

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