多執行緒同步之Semaphore （主要解決生產者消費者問題）

一 信標Semaphore
信標核心物件用於對資源進行計數。它們與所有核心物件一樣，包含一個使用數量，但是它們也包含另外兩個帶符號的3 2位值，一個是最大資源數量，一個是當前資源數量。最大資源數量用於標識信標能夠控制的資源的最大數量，而當前資源數量則用於標識當前可以使用的資源的數量。

為了正確地說明這個問題，讓我們來看一看應用程式是如何使用信標的。比如說，我正在開發一個伺服器程序，在這個程序中，我已經分配了一個能夠用來存 放客戶機請求的緩衝區。我對緩衝區的大小進行了硬編碼，這樣它每次最多能夠存放5個客戶機請求。如果5個請求尚未處理完畢時，一個新客戶機試圖與伺服器進 行聯絡，那麼這個新客戶機的請求就會被拒絕，並出現一個錯誤，指明伺服器現在很忙，客戶機應該過些時候重新進行聯絡。當我的伺服器程序初始化時，它建立一 個執行緒池，裡面包含5個執行緒，每個執行緒都準備在客戶機請求到來時對它進行處理。

開始時，沒有客戶機提出任何請求，因此我的伺服器不允許執行緒池中的任何執行緒成為可排程執行緒。但是，如果3個客戶機請求同時到來，那麼執行緒池中應該有 3個執行緒處於可排程狀態。使用信標，就能夠很好地處理對資源的監控和對執行緒的排程，最大資源數量設定為5，因為這是我進行硬編碼的緩衝區的大小。當前資源 數量最初設定為0，因為沒有客戶機提出任何請求。當客戶機的請求被接受時，當前資源數量就遞增，當客戶機的請求被提交給伺服器的執行緒池時，當前資源數量就 遞減。

信標的使用規則如下：

? 如果當前資源的數量大於0，則發出信標訊號。

? 如果當前資源數量是0，則不發出信標訊號。

? 系統決不允許當前資源的數量為負值。

? 當前資源數量決不能大於最大資源數量。

當使用信標時，不要將信標物件的使用數量與它的當前資源數量混為一談。

二 API

#include 

HANDLE ghSemaphore;

DWORD WINAPI ThreadProc( LPVOID );

 main()

{
    HANDLE aThread[THREADCOUNT];
    DWORD ThreadID;
    int i;

    // Create a semaphore with initial and max counts of MAX_SEM_COUNT

    ghSemaphore = CreateSemaphore( 
        NULL,           // default security attributes
        MAX_SEM_COUNT,  // initial count
        MAX_SEM_COUNT,  // maximum count
        NULL);          // unnamed semaphore

    if (ghSemaphore == NULL) 
    {
        printf("CreateSemaphore error: %d\n", GetLastError());
        return;
    }

    // Create worker threads

    for( i=0; i < THREADCOUNT; i++ )
    {
        aThread[i] = CreateThread( 
                     NULL,       // default security attributes
0,          // default stack size
                     (LPTHREAD_START_ROUTINE) ThreadProc, 
                     NULL,       // no thread function arguments
0,          // default creation flags
&ThreadID); // receive thread identifier

        if( aThread[i] == NULL )
        {
            printf("CreateThread error: %d\n", GetLastError());
            return;
        }
    }

    // Wait for all threads to terminate

    WaitForMultipleObjects(THREADCOUNT, aThread, TRUE, INFINITE);

    // Close thread and semaphore handles

    for( i=0; i < THREADCOUNT; i++ )
        CloseHandle(aThread[i]);

    CloseHandle(ghSemaphore);
}

DWORD WINAPI ThreadProc( LPVOID lpParam )

{
    DWORD dwWaitResult; 
    BOOL bContinue=TRUE;

    while(bContinue)
    {
        // Try to enter the semaphore gate.

        dwWaitResult = WaitForSingleObject( 
            ghSemaphore,   // handle to semaphore
3L);           // zero-second time-out interval

        switch (dwWaitResult) 
        { 
            // The semaphore object was signaled.
case WAIT_OBJECT_0: 
                // TODO: Perform task
                printf("Thread %d: wait succeeded\n", GetCurrentThreadId());
                bContinue=FALSE;            

                // Simulate thread spending time on task
                Sleep(5);

                for(int x =0; x<10; x++)
                    printf("Thread %d task!\n",GetCurrentThreadId());

                // Relase the semaphore when task is finished

                if (!ReleaseSemaphore( 
                        ghSemaphore,  // handle to semaphore
1,            // increase count by one
                        NULL) )       // not interested in previous count
{
                    printf("ReleaseSemaphore error: %d\n", GetLastError());
                }
                break; 

            // The semaphore was nonsignaled, so a time-out occurred.
case WAIT_TIMEOUT: 
                printf("Thread %d: wait timed out\n", GetCurrentThreadId());
                break; 
        }
    }
    return TRUE;
}