16.1.4 利用事件对象实现线程同步.txt

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16.1.4 利用事件对象实现线程同步
本章仍以上一章火车票销售系统的例子来讲解线程间的同步，但这里将利用事件对象来实现。事件
对象与上一章介绍的互斥对象都属于内核对象。首先，新建一个空的 Win32 Console Application
类型的工程，工程名命名为 : Even t，井为该工程添加一个 C++源文件 : Event.cpp，然后就在此
文件中添加具体的实现代码，读者可以复制上一章示例程序中的 MultiThread.cpp文件中的内容，
并作相应的调整，结果代码如例 16-1所示。 
例 16-1 

#include <windows.h> 
#include <iostream.h> 

DWORD WINAPI Fun1Proc( 
LPVOID lpParameter // thread data 

DWORD WINAPI Fun2Proc( LPVOID lpParameter // thread data 
int tickets=100; 
HANDLE g_hEvent; 

void main () 
HANDLE hThread1; 

HANDLE hThread2; 

//创建人工重置事件内核对象 ~ 
g_hEvent=CreateEvent(NULL , TRUE , FALSE , NULL); 
//创建线程 
hThread1=CreateThread(NULL, 0, Fun1Proc , NULL , 0, NULL); 
hThread2=CreateThread(NULL, 0, Fun2Proc , NULL , 0 , NULL); 
CloseHandle(hThreadl); 
CloseHandle(hThread2); 

//让主线程睡眠4秒、 
Sleep(4000)i 
//关闭事件对象句柄 
CloseHandle(g_hEvent) ; 
//线程1的入口函数 
DWORD WINAPI Fun1Proc( LPVO工o lpParameter // thread data 
while (TRUE) 
//请求事件对象 
WaitForSingleObject(g_hEvent，INFINITE) ; 
if(tickets>0) 
Sleep(1); 
cout<<"thread1 sell ticket : "<<tickets--<<endl; } 
else 
break; 
return 0; 

//线程 2的入口函数 
DWORD WINAPI Fun2Proc( LPVOID lpParameter // thread data 
while(TRUE) 
{ 

//请求事件对象
WaitForSingleObject (g_hEvent , INFINITE) ; 
if(tickets>0) 
Sleep(1); 
cout<<"thread2 sell ticket : "<<tickets--<<endl; 

else 
break; 

return 0; 
. 
上述例 16-1所示代码主要由以下几个部分组成 z
(1)包含必要的头文件
因为程序中需要访问 WindowsAPI函数，因此需要包含 windows.h文件，另外还用到了 C++的标准输
出函数，所以需要包含 C++的标准输入输出头文件: iostream.h. 
(2)线程函数
在每个线程中都调用 WaitlForSingle C>bject函数请求事件对象，一旦得到事件对象之后，就可以
进入所保护的代码中，完成销售火车票的工作。
(3)全局变量的定义
定义了两个全局变量，其中一个是整型变量: tickets.表示当前销售的票号，初始值为 100;另一个
是 HANDLE类型的变量 :g_hEvent.用来保存即将创建的事件对象句柄。 
(4) m甜1函数
当程序启动运行后，就会产生主线程， min函数就是主线程的入口函数。在这个主线程中可以创建
新的线程。在上述 mm函数中，首先调用 CreateEvent函数创建了一个事件内核对象，该函数的第一
个参数设置为 NULL.让该事件对象使用进程默认的安全性:第二个参数设置为 TRUE.即创建一个人
工重置的事件对象:第三个参数设置为 FALSE.即该事件对象初始处于无信号状态:最后一个参数设
置为 NULL.即创建一个匿名的事件对象。接下来调用 CreateThread函数创建了两个新的线程。接着，
让主线程睡眠 4秒。在 min函数结束之前，调用 CloseHandle函数关闭所创建的事件对象句柄。 
Build井运行 Event程序，将会发现线程 1和线程 2并没有如我们所期望的那样完成销售火车票的工
作。读者应注意，在上述例 16-1所示代码的 man函数中创建事件对象时，将其初始状态设置为无信
号状态，这样，当线程 1和线程 2请求 g_hEvent这个事件对象时，
因为该事件对象始终都处于无信号状态， Wai tForSingleObject函数将导致线程暂停，这两个线程
都没有得到该事件对象，因此也就没有运行线程函数中 if语句块内的代码。如果想让线程 1或线程 
2得到 g_hEvent这个事件对象的所有权，就必须将该事件对象设置为有信号状态。有两种方法可以
实现这一目的，一种方法是在创建事件对象时，将 CreateEvent函数的第三个参数设置为 TRUE，这
样所创建的事件对象初始就是处于有信号状态。员一种方法是在创建事件对象之后，通过调用 
SetEvent函数把指定的事件对象设置为有信号状态。这里我们采用后一种方法，在如例 16-1所示代
码的 main函数中，在创建事件对象 (即食符号所示代码行〉之后，添加下面这条语句: 
SetEvent(g_hEvent); 
再次运行 Event程序，结果如图 16.1所示。

图 16.1利用事件对象实现线程同步示例程序运行结果失败

可以看到，这时线程 1和线程 2确实销售了火车票，但是发现最后打印出号码为的 O票号了，说明
程序存在问题。前面的内容曾提到，当人工重置的事件对象得到通知时，等待该事件对象的所有线
程均变为可调度线程。本例现在创建的就是一个人工重置的事件对象 (g_hEvent)，当这个事件对象变
成有信号状态时，所有等待该对象的线程都变为可调度线程，也就是说，线程 1和线程 2可以同时
运行，正因为这两个线程可以同时运行，所以对其所保护的代码来说，这两个线程可以同时去执行
该代码，从而导致了程序打印出票号 
0 (具体执行过程参见上一章中相应的解释内容)。既然两个线程可以同时运行，这就说明程序实现
的线程间的同步失败了。究其原因，主要是因为本例创建的是人工重置的事件对象。当一个线程等
待到一个人工重置的事件对象之后，这个事件对象仍然处于有信号状态，所以其他线程可以得到该
事件对象，从而进入所保护的代码并执行。那么如何解决这一问题呢?读者可能会想到这样的方法:
既然人工重置事件对象在被一个线程得到之后仍是有信号状态，那么线程在得到该事件对象之后，
立即调用 ResetEvent函数，将该事件对象设置为无信号状态，然后在对所保护的代码访问结束之后
再调用 SetEvent函数将该事件对象设置为有信号状态，这时才允许其他线程获得该事件对象的所有
权。也就是说，这时线程函数的代码如例 16-2所示。
例 16-2 

DWORD W工 NAPI FunlProc ( 
LPVOID lpPararneter // t hread data 


while (TRUE) 
WaitForSingleObject(g_hEvent， INF工 NITE) ; 
ResetEvent(g_hEvent); 
if(tickets>0) 
{ 

Sleep(1) ; 
cout<<"threadl sell ticket : "<<tickets--<<endl ; 
SetEvent(g_hEvent); 

else 
SetEvent(g_hEvent); 
break; 

return 0 ; 
DWORD WINAPI Fun2Proc( LPVOID lpParameter /1 thread data 
while(TRUE) 
{ 
WaitForSingleObject(g_hEvent , INFINITE) ; 
ResetEvent(g_hEvent); 
if(tickets>0) 

Sleep(1) ; 
cout<<"thread2 sell ticket : "<<tickets--<<endl ; 
SetEvent(g_hEvent); 

else 
SetEvent(g_hEvent) ; 
break; 

return 0 ; 
这样是不是就可以解决问题了呢?我们来分析这时程序的执行过程。当线程 l获得事件对象后，调用 
ResetEvent函数将事件对象:ιhEvent设置为无信号状态。当进入其 if 
语句块之后，因为 Sleep函数的调用，该线程睡眠了，于是轮到线程 2开始执行。因为此
时 g_hEvent事件对象已经变成无信号状态，所以线程 2无法请求到该对象，只能一直等待。

当线程 1睡醒之后，销售一张火车票，再调用 SetEvent函数将 ιhEvent事件对象设置为有信号状态，
如果这时又轮到线程 2开始执行，那么它就可以得到该事件对象。同样地，在线程 2对保护的代码
执行完成之后，也调用 SetEvent函数将该事件设置为有信号状态。线程 1又可以获得该对象，然后
重复上述执行过程。
读者可以运行这时的 Event程序，但是将会发现程序结果仍然有数值为 O的票号，说明程序仍然没
有实现线程间的同步。实际上，上述做法存在两个问题，一个问题是，在单 CPU平台下，同一时刻
只能有一个线程在运行，假设线程 l先执行，它得到事件对象: g_hEvent，但是正好这时，它的时
间片终止了，于是轮到线程 2执行，但因为现在线程 l中， ResetEvent函数还没有被执行，所以该
事件对象仍然处于有信号状态，因此线程 2就可以得到该事件对象，也就是说，此时两个线程都可
以进入所保护的代码，于是结果就不可预料了。另一个问题是，当把 Event程序移植到多 CPU平台
上时，线程 l和线程 2就可以同时运行，这时再调用 SetEvent函数将其设置为有信号状态这一操作
己经不起作用了，因为这两个线程都己经进入了所保护的代码，它们同时使用同一资源，当然结果
也是未知的。所以为了实现线程间的同步，不应该使用人工重置的事件对象，而应该使用自动重置
的事件对象。也就是说，应该修改上述例 16-1所示代码中对 CreateEvent函数的调用 (即 '例 16-1
所示代码中食符号所在那行代码)，将其第二个参数设置为 FALSE，修改结果如下所示: 
g_hEvent=CreateEvent(NULL ,FALSE , FALSE ,NULL); 
这时 Event程序的主线程将创建一个自动重置事件对象:ιhEvent，且它的初始状态为无信号状态。
然后读者还应该将先前在线程中添加的 ResentEvent函数和 SetEvent函数调用(即在上述例 16-2
所示代码中加灰显示的那些代码)注释起来。
再次运行 Eve nt程序，但是将会发现线程 l打印出票号 100之后，线程就没有再继续运行了，程序
结果如图 16 .2所示。

图 16.2只有线程 1打印出票号 100

我们来分析原因，前面己经提到，当一个自动重置的事件得到通知时，等待该事件的线程中只有一
个线程变为可调度线程。上述结果说明线程 1得到了事件对象，之后，因为它是一个自动事件，所
以操作系统会将该事件对象设置为无信号状态。程序继续向下执行，当线程 1睡眠时，轮到线程 2
执行，该线程调用 WaitForSingleObject函数请求事件对象，然而因为这时该事件对象已经处于无
信号状态，所以线程 2只能等待，于是执行权返回给线程1，线程 l继续运行，输出: 100。接着，
线程 1会再次请求事件对象，然而这时该事件对象的状态是无信号状态，所以 WaitForSingleObject
函数也无法得到该事件对象，于是
线程 1也只能等待。这样，线程 l和线程 2都在等待，所以就看到如图 16. 2所示的结果。

因为在线程请求到事件对象后，操作系统就会将该事件对象设置为无信号状态，所以为了让本程序
能够正常运行，在线程对保护的代码访问完成之后应该立即调用 SetEv ent函数，将该事件对象设
置为有信号状态，允许其他等待该对象的线程变成可调度状态。也就是说，这时线程 1函数的代码
如例 16-3所示，加灰显示的代码就是新添加的代码(按照同样的方法为线程 2函数添加 SetEvent
函数调用)。
例 16-3 

1. DWORD WINAPI Fun1Proc( 
2. LPVOID lpParameter / / thread data 

3. ) 

4. { 

5. while(TRUE) 

6. { 

7. WaitForSingleObject(g_hEvent , INFINITE) ; 

8. / / ResetEvent(g_hEvent) ; 

9. if (tickets>0) 

10. 


11 . Sleep(1); 

12 . coutcc"thread1 sell ticket : "cctickets--c<endl ; 



13. SetEvent(g_hEvent) ; 
14 . 

15 . else 


16. 

17. SetEvent(g_hEvent) ; 


18 . break; 

19 . 

20 . 


21. return 0 ; 

22. } 


完成上述代码修改之后，再次运行 Event程序，这时将会看到程序执行的结果正常了。
通过上面的例子可以知道，在使用事件对象实现线程间同步时，一定要注意区分人工重置事件对象
和自动重置事件对象。当人工重置的事件对象得到通知时，等待该事件对象的所有线程均变为可调
度线程:当一个自动重置的事件对象得到通知时，等待该事件对象的线程中只有一个线程变为可调度
线程，同时操作系统会将该事件对象设置无信号状态，这样，当对所保护的代码执行完成后，需要
调用 SetEvent函数将该事件对象设置为有信号状态。而人工重置的事件对象，在一个线程得到该事
件对象之后，操作系统并不会将该事件对象设置为无信号状态，除非显式地调用 ResetEvent函数将
其设置为无信号状态，否则该对象会一直是有信号状态。