四、内核同步对象—— 互斥（Mutex）

        内核线程同步对象包括互斥、信号量和事件，它们使用时存在很多共通之处。下面先介绍在Windows平台利用互斥进行线程的同步。

HANDLE WINAPI CreateMutex(
__in_opt LPSECURITY_ATTRIBUTES lpMutexAttributes,
__in BOOL bInitialOwner,
__in_opt LPCTSTR lpName
);

        创建互斥对象并返回句柄值。

lpMutexAttributes —— 是互斥对象的安全属性，一般情况下设置为NULL即可。

bInitialOwner —— 标志互斥对象是否属于本线程的标志量，如果设置为True，互斥对象将被置为non-signaled无信号状态；如果设置为False，互斥对象将被置为signaled有信号状态。

lpName —— 设置互斥名称，若置为NULL，则设置无名互斥变量。

HRESULT CloseHandle(
HANDLE hHandle 
);

        关闭互斥对象，回收内存资源。这是关闭所有内核对象的通用API，接收参数为内核对象的句柄值。

DWORD WINAPI WaitForSingleObject(
__in HANDLE hHandle,
__in DWORD dwMilliseconds
);

        我们利用WaitForSingleObject进行互斥对象的加锁，和其他内核对象同步技术加锁通用。WaitForSingleObject在内核对象signaled时返回；而互斥量在WaitForSingleObject返回后其自动进入non-signaled状态，因为互斥量是“auto-reset”模式的内核对象。

BOOL WINAPI ReleaseMutex(
__in HANDLE hMutex
);

        解锁互斥对象，接收参数为互斥对象句柄。
我们利用互斥对试验代码进行同步后，如下：

#include "stdafx.h"
#include "windows.h"
#include "iostream"int g_i=0;
HANDLE mutex;unsigned WINAPI AddThreadFunc(void* param)
{WaitForSingleObject(mutex,INFINITE);for (int i=0;i<1000000;i++){g_i++;}ReleaseMutex(mutex);return 0;
}
unsigned WINAPI DevThreadFunc(void* param)
{WaitForSingleObject(mutex,INFINITE);for (int i=0;i<1000000;i++){g_i--;}ReleaseMutex(mutex);return 0;
}
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{mutex=CreateMutex(NULL,false,NULL);HANDLE handles[2];handles[0] = CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE)AddThreadFunc,NULL,0,NULL);handles[1] = CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE)DevThreadFunc,NULL,0,NULL);WaitForMultipleObjects(2,handles,true,INFINITE);std::cout<<"g_i="<<g_i<<std::endl;CloseHandle(mutex);return 0;
}

五、内核同步对象—— 信号量（Semaphore）

        类似于Linux中的信号量，Windows也提供内核级别的信号量。信号量创建时使用CreateSemaphore API：

HANDLE WINAPI CreateSemaphore(
__in_opt LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSemaphoreAttributes,
__in LONG lInitialCount,
__in LONG lMaximumCount,
__in_opt LPCTSTR lpName
);

lpSemaphoreAttributes —— 信号量的安全属性，设为NULL采用默认属性。

lInitialCount —— 信号量的初始值，不能小于0。

lMaximumCount —— 信号量的最大值。

lpName —— 信号量的名称，若设置为NULL，创建无名的信号量。

        信号量销毁使用CloseHandle API，而信号量的加锁使用WaitForSingleObject，这里我们就不再重复介绍，下面介绍下解锁信号量的API：

BOOL WINAPI ReleaseSemaphore(
__in HANDLE hSemaphore,
__in LONG lReleaseCount,
__out_opt LPLONG lpPreviousCount
);

hSemaphore —— 信号量的句柄值。

lReleaseCount —— 释放信号量的数值，我们知道信号量数值是可以大于1的，而这个参数就是本次释放的信号量的值，大于等于0。

lpPreviousCount —— 用来接收释放前的信号量的数值的指针，如果不需要，置为NULL即可。

将试验代码用信号量进行同步如下：

#include "stdafx.h"
#include "windows.h"
#include "iostream"int g_i=0;
HANDLE sema;unsigned WINAPI AddThreadFunc(void* param)
{WaitForSingleObject(sema,INFINITE);for (int i=0;i<1000000;i++){g_i++;}ReleaseSemaphore(sema,1,NULL);return 0;
}
unsigned WINAPI DevThreadFunc(void* param)
{WaitForSingleObject(sema,INFINITE);for (int i=0;i<1000000;i++){g_i--;}ReleaseSemaphore(sema,1,NULL);return 0;
}
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{sema = CreateSemaphore(NULL,1,1,NULL);HANDLE handles[2];handles[0] = CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE)AddThreadFunc,NULL,0,NULL);handles[1] = CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE)DevThreadFunc,NULL,0,NULL);WaitForMultipleObjects(2,handles,true,INFINITE);std::cout<<"g_i="<<g_i<<std::endl;CloseHandle(sema);return 0;
}

六、内核同步对象 —— 事件（Event）

        事件是Windows中不同于Linux，独有的一个线程同步机制。事件也属于内核同步对象，但是它却略不同于前面介绍过的互斥和信号量。主要表现在事件在创建时可选auto-reset模式和manual-reset模式。当创建auto-reset模式的事件时，它和互斥和信号量一样，WaitForSingleObject返回时，自动进入non-signaled状态；但是当创建manual-reset模式的事件时，在WaitForSingleObject返回后，它不会自动进入non-signaled状态，需要我们手动进行reset。

        我们先来看下创建事件的API：

HANDLE WINAPI CreateEvent(
__in_opt LPSECURITY_ATTRIBUTES lpEventAttributes,
__in BOOL bManualReset,
__in BOOL bInitialState,
__in_opt LPCTSTR lpName
);

lpEventAttributes —— 事件的默认安全属性，默认填写NULL即可。

bManualReset —— 创建事件的模式。若为True，创建manual-reset模式的事件；若为False，创建auto-reset模式的事件。

bInitialState —— 创建事件的初始化状态。若为True，创建完成后，事件被置为signaled状态；若为Flase，创建完成后，事件被置为non-signaled状态。

lpName —— 创建的事件名称，若为NULL，创建无名事件。

        函数返回创建的事件句柄值。当我们创建manual-reset模式的事件时，需要我们手动改变事件的状态，我们需要用到以下的API：

ResetEvent(
__in HANDLE hHandle
)

        ResetEvent将事件置为non-signaled状态。

SetEvent(
__in HANDLE hHandle
)

        SetEvent将事件置为signaled状态。

我们用下面的示例代码演示事件的用法，用于auto-reset模式的事件用法和互斥以及信号量一致，不再演示。这里只演示manual-reset模式的事件的用法。

#include "stdafx.h"
#include "windows.h"
#include "iostream"int g_i=0;
HANDLE evt;unsigned WINAPI AddThreadFunc(void* param)
{WaitForSingleObject(evt,INFINITE);ResetEvent(evt);for (int i=0;i<1000000;i++){g_i++;}SetEvent(evt);return 0;
}
unsigned WINAPI DevThreadFunc(void* param)
{WaitForSingleObject(evt,INFINITE);ResetEvent(evt);for (int i=0;i<1000000;i++){g_i--;}SetEvent(evt);return 0;
}
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{evt=CreateEvent(NULL,true,false,NULL);HANDLE handles[2];handles[0] = CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE)AddThreadFunc,NULL,0,NULL);handles[1] = CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE)DevThreadFunc,NULL,0,NULL);SetEvent(evt);WaitForMultipleObjects(2,handles,true,INFINITE);std::cout<<"g_i="<<g_i<<std::endl;return 0;
}

第32行，我们创建了一个manal-reset模式的事件，事件的起始的状态是non-signaled状态。

第36行，我们利用SetEvent将事件的状态由non-signaled改为signaled，这样WaitSingleObjec函数才能从阻塞状态返回。

第10行和21行，在两个线程函数中调用WaitSingleObjec等待事件变为signaled状态。

第11行和22行，利用ResetEvent将事件的状态由signaled变成non-signaled状态，这就实现了类似互斥和信号量中加锁功能。

第10行和第27行，利用SetEvent将事件的状态由non-signaled变成signaled，类似于互斥和信号量中的解锁的功能。

        执行上述代码，我们也得到了期望的结果：

七、用户模式同步和内核模式同步的对比

用户模式同步：

1、由于不涉及和操作系统内核状态的切换，效率较高。

内核模式同步：

1、 和系统内核打交道，同步对象功能较多。

2、 可以设置超时等待。

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