5.1 События

Последний объект ядра для синхронизации — события. Этот объект используется для информирования других потоков о том, что произошло некоторое событие, на­пример стало доступно новое сообщение.

Важная дополнительная возможность, предоставляемая событиями, — освобожде­ние нескольких потоков от совместного ожидания, когда в сигнальное состояние перешел один дескриптор. События делятся на сбрасываемые автоматически и вручную, это свойство события устанавливается при вызове функции CreateEvent.

- Событие, сбрасываемое вручную, может сигнализировать одновременно не­ скольким потокам, выполняющим ожидание события.

- События с автоматическим сбросом посылают сигналы единственному потоку, выполняющему ожидание события, и сбрасываются автоматически.

Событиями используются функции CreateEvent, OpenEvent, SetEvent, ResetEvent и PulseEvent.

HANDLE CreateEvent ( LPSECURITY_ATTRIBUTES lpsa,

BOOL fManualReset, BOOL fInitialState, LPCTSTR lpszEventName)

При установленном в значение TRUE параметре fManualReset создается событие с ручным сбросом. Аналогично, если событие первоначально должно находиться в сиг­нальном состоянии, параметр fInitialState необходимо установить в значение TRUE. Чтобы открыть существующее событие, возможно, из другого процесса, следует воспользоваться функцией OpenEvent.

Для управления событиями используются следующие три функции:

BOOL SetEvent (HANDLE hEvent)

BOOL ResetEvent (HANDLE hEvent;

BOOL PulseEvent (HANDLE hEvent)

Поток может перевести событие в сигнальное состояние, использовав функцию SetEvent. Если событие сбрасывается автоматически, единственный (возможно, из многих) ожидающий поток освобождается, а событие автоматически переводится в несигнальное состояние. Если для данного события не выполняет ожидание ни один из потоков, оно остается в сигнальном состоянии до момента, когда поток начнет ожидание, после чего он немедленно освобождается. Отметим, что тот же результат можно получить, использовав семафор с максимальным значением счетчика 1.

Если же, с другой стороны, событие сбрасывается вручную, оно остается в сиг­нальном состоянии до тех пор, пока поток не вызовет функцию ResetEvent для данного события. В этот промежуток времени все ожидающие потоки освобождаются и возможно, что поток начнет ожидание и будет освобожден до сброса события.

Функция PulseEvent освобождает все события, выполняющие ожидание для дан­ного события с ручным сбросом, которое затем сбрасывается автоматически. В случае события с автосбросом функция PulseEvent освобождает единственное ожидающее событие, если таковое существует.

Отметим, что функция ResetEvent используется только после того, как событие с ручным сбросом будет переведено в сигнальное состояние функцией SetEvent. Будь­те осторожны при использовании функции WaitForMultipleObjects для ожидание всех событий, которые должны перейти в сигнальное состояние. Ожидающий поток будет освобожден, только когда все события одновременно окажутся в сигнальном со­стоянии, а некоторые из событий могут быть сброшены из сигнального состояния до освобождения ожидающего потока.

Обзор: четыре модели использования событий

Комбинирование устанавливаемых вручную и автоматически событий с функциями SetEvent и PulseEvent дает четыре различных пути использования событий.

Предупреждение: при неверном использовании события могут привести к возникновению состояния гонок, зависаниям и другим незаметным и трудно выявляемым ошибкам. В таблице описаны четыре возможные ситуации.

Событие с автоматическим сбросом похоже на дверь с пружиной, которая ее за­хлопывает, тогда как событие с ручным сбросом не имеет пружины, и поэтому так и остается открытым. Если продолжить аналогию, то функция PulseEvent открывает дверь и немедленно закрывает ее после того, как один (для автосброса) или все (для сброса вручную) ожидающие потоки пройдут через дверь. Функция SetEvent откры­вает дверь и оставляет ее открытой.

Резюме по использованию событий

	События с автосбросом	События с ручным сбросом
Функция SetEvent	Освобождается один поток. Если ни один поток в данный момент не вы­полняет ожидание для данного собы­тия, первый же поток, который начнет ожидание в дальнейшем, будет не­медленно освобожден. Событие бу­дет сброшено автоматически	Все потоки, ожидающие в данный момент, освобождаются. Событие остается в сигнальном состоянии до тех пор, пока не будет сброшено каким-то потоком
Функция PulseEvent	Освобождается один поток, но только в случае, если поток в дан­ный момент выполняет ожидание для данного события	Все ожидающие в данный момент по­токи, если такие есть, освобождают­ся, а событие затем сбрасывается. Если нет ни одного ожидающего пото­ка, событие остается в состоянии сиг­нала до тех пор, пока поток не начнет ожидание для него

5.2 Дополнительные сблокированные функции

Далее приведено еще несколько функций, которые позволяют выполнять элементарные операции для сравнения и обмена пар переменных.

Сблокированный обмен записывает одну переменную в другую:

LONG InterlockedExchange ( LPLONG Target, LONG Value)

Функция возвращает текущее значение переменной *Target и присваивает ей значение Value. Переменная Target должна выравниваться по словам.

Функция InterlockedExchangeAdd добавляет к первому значению второе.

LONG InterlockedExchangeAdd ( PLONG Addend, LONG Increment)

Переменная Increment прибавляется к переменной *Addend, и возвращается исходное значение *Addend. Эта функция позволяет выполнить атомарную операцию увеличения переменной на 2 (или большее число), что невозможно сделать последовательными вызовами функции InterlockedIncrement.

Последняя функция, InterlockedCompareExchange, аналогична функции InterlockedExchange, за исключением того, что обмен возможен только в том слу­чае, если равенство выполняется.

PVOID InterlockedCompareExchange ( PVOID *Destination,

PVOID Exchange, PVOID Comparand)

Эта функция выполняет в атомарной операции следующие действия (причина ис­пользования типа pvoid для двух последних параметров непонятна):

Temp = *Destination;

if (*Destination == Comparand) *Destination = Exchange;

return Temp;

Одно из применений этой функции — блокировка для реализации критической секции кода. Переменная *Destination является "переменной блокировки", для ко­торой 1 значит "разблокировано", а 0 — "заблокировано". Переменная Exchange должна иметь значение 0, a Comparand — значение 1. Вызвавший функцию поток по­лучает во "владение" критическую секцию, если функция возвращает значение 1. Иначе он должен "заснуть" или "зациклиться" — выполнять бесполезный цикл неко­торое время, а затем попробовать снова. Это зацикливание — именно то, что делает функция EnterCriticalSection во время ожидания для объекта CRITICAL_SECTION с ненулевым значением счетчика цикла.

Лекция 6. Тема: Управление памятью. Использование виртуальной памяти

Архитектура управления памятью.

Каждый процесс Win32 имеет собственное виртуальное адресное пространство размером 4Гбайт (2³² байт). Win32 делает доступной процессу по меньшей мере его половину (2Гбайт). Остальная часть виртуального адресного пространства предназначена для совместно используемых данных и кода, системного кода, драйверов и т.п.

Обзор управления памятью.

Операционная система управляет всеми элементами отображения виртуальной памяти в физическую, механизмом подкачки страниц, обменом страниц по запросу и т.д. Вот краткое резюме.

• Система имеет сравнительно малый объем физической памяти.

• Каждый процесс – а пользовательских и системных процессов может быть несколько – имеет собственное виртуальное адресное пространство, которое может намного превышать доступную физическую память

• Операционная система отображает виртуальные адреса в физические.

• Большая часть виртуальных страниц не будет присутствовать в физической памяти, поэтому ОС следит за страничными ошибками (обращениями к страницам, отсутствующим в оперативной памяти) и загружает информацию с диска – либо из системного файла подкачки, либо из обычного файла. Страничные ошибки, хотя и незаметны программисту, влияют на быстродействие, поэтому программы должны проектироваться таким образом, чтобы их количество было сведено к минимуму.

На рис. 6.1 показан механизм управления памятью в API Win32, основанный на диспетчере виртуальной память (Virtual Memory Manager). API виртуальной памяти Win32 (функции VirtualAlloc, VirtualFree, VirtualLock, VirtualUnlock и т.д. работает с целыми страницами. API “кучи” Win32 может работать с единицами память, определяемыми пользователем.

Функция VitualAlloc распределяет ряда страниц в виртуальном адресном пространстве, а функция VitualAllocEx распределяет ряд страниц в виртуальном адресном пространстве указанного процесса.

LPVOID VitualAlloc ( LPVOID lpvAddress, DWORD dwSize,

DWORD dwAllocationType, DWORD dwProtect).

LPVOID VitualAllocEx ( HANDLE hProcess, LPVOID lpvAddress,

DWORD dwSize, DWORD dwAllocationType, DWORD dwProtect).

Функция VirtualFree освобождает ряд страниц в виртуальном адресном пространстве. А функция VirtualFreeEx освобождает ряд страниц в виртуальном адресном пространстве указанного процесса.

BOOL VirtualFree(LPVOID lpvAddress, DWORD dwSize, DWORD dwFreeType)

BOOL VirtualFreeEx(HANDLE hProcess, LPVOID lpvAddress, DWORD dwSize,

DWORD dwFreeType)

Функция VirtualLock блокирует область виртуального адресного пространства в памяти. А функция VirtualUnLock дает возможность разблокировать указанный ряд страниц в виртуальном адресном пространстве процесса, позволяя системе выгружать эти страницы в файл подкачки по мере необходимости.

BOOL VirtualLock(LPVOID lpvAddress, DWORD dwSize),

BOOL VirtualUnlock(LPVOID lpvAddress, DWORD dwSize)

Функция VirtualProtect изменяет установки защиты доступа к области выделенных страниц в виртуальном адресном пространстве. Функция VirtualProtectEx может действовать в виртуальном адресном пространстве других процессов, тогда как VirtualProtect действует толька в рамках вызывающего процесса.

BOOL VirtualProtect(LPVOID lpvAddress, DWORD dwSize, DWORD dwNewProtect,

DWORD pdwOldProtect)

BOOL VirtualProtectEx(HANDLE hProcess, LPVOID lpvAddress, DWORD dwSize,

DWORD dwNewProtect, DWORD pdwOldProtect)

Лекция 7. Тема: Динамически распределяемая память