Синхронизация с использованием объектов ядра

Критические секции обеспечивают высокое быстродействие, но они подходят лишь в тех случаях, когда требуется синхронизировать потоки в рамках одного процесса.

Объекты синхронизации, работающие в режиме ядра, предоставляют больше возможностей, чем механизмы синхронизации пользовательского режима. Но объекты, синхронизации, работающие в режиме ядра, имеют меньшее быстродействие, так как при вызове любых данных объектов, поток должен перейти из пользовательского режима в режим ядра. Такой переход занимает примерно 1000 процессорных тактов на платформе x86. Кроме того, необходимо время на выполнение кода этих функций в режиме ядра.

Для синхронизации можно использовать следующие объекты ядра: процессы, потоки, задания, файлы, консольный ввод, уведомления об изменении файлов, события, ожидаемые таймеры, семафоры. мьютексы.

Перечисленные объекты могут находиться в двух состояниях:

· Свободны (signaled);

· Заняты (non-signaled).

Потоки могут засыпать и в таком состоянии ждать освобождения какого-либо объекта. Правила, по которым объект переходит в свободное или занятое состояние, зависят от типа этого объекта. Потоки ожидают освобождения объектов ядра с помощью Wait-функций.

Wait-функции

Wait-функции позволяют потоку в любой момент приостановиться и ждать освобождения какого-либо объекта ядра. Из всего семейства этих функций чаще всего используется WaitForSingleObject и WaitForMultipleObjects.

function WaitForSingleObject(hHandle: THandle; dwMilliseconds: DWORD): DWORD;

где hHandle – дескриптор объект ядра, поддерживающего состояния "свободен-занят"

dwMilliseconds – указывает, сколько времени (в милисекундах) поток готов ждать освобождения объекта. В качестве второго параметра можно использовать константу INFINITE, которая указывает системе, что вызывающий поток готов ждать освобождения объекта «бесконечно».

Возвращаемое функцией WaitForSingleObject значение указывает, почему вызывающий поток снова стал планируемым. Если функция возвращает WAITOBTECT_0, объект свободен, а если WAIT_TIMEOUT — заданное время ожидания (таймаут) истекло. При передаче неверного параметра (например, недопустимого дескриптора) WaitForSingleObject возвращает WAIT_ FAILED. Чтобы выяснить конкретную причину ошибки, вызывается функция GetLastError.

Функция WaitForMultipleObjects аналогична WaitForSingleObject c тем исключением, что позволяет ждать освобождения сразу нескольких объектов или какого-то одного из списка объектов:

function WaitForMultipleObjects(nCount: DWORD;

lpHandles: PWOHandleArray; bWaitAll: Boolean;

dwMilliseconds: DWORD): DWORD;

 

Параметр nCount определяет количество объектов ядра, освобождение которых ожидается. Его значение должно быть в пределах от 1 до MAXIMUM_WAIT_OBJECTS (в заголовочных файлах Windows оно определено как 64).

Параметр lpObject — это указатель на массив дескрипторов объектов ядра.

WaitForMultipleObjects приостанавливает поток и заставляет его ждать освобождения либо всех заданных объектов ядра, либо одного из них. Параметр fWaitAll определяет тип ожидания. Если он равен TRUE, функция не даст потоку возобновить свою работу, пока не освободятся все объекты.

Параметр dwMilliseconds идентичен одноименному параметру функции WaitForSingleObject. Если указывается конкретное время ожидания, то по его истечении функция в любом случае возвращает управление.

Возвращаемое значение функции WaitForMultipleObjects сообщает, почему возобновилосъ выполнение вызвавшего ее потока. Значения WAIT_FAILED и WAIT_TIMEOUT никаких пояснений не требуют. Если в параметре fWaitAll передано TRUE и все объекты перешли в свободное состояние, функция возвращает значение WAIT_OBJECT_0. Если fWaitAll равен FALSE, функция WaitForMultipleObjects возвращает управление, как только освобождается любой из объектов. В этом случае возвращается значение от WAIT_OBJECT_0 до WAIT_OBJECT_0 + dwCount - 1. Иначе говоря, если возвращаемое значение не равно WAIT_TIMEOUT или WAIT_FAILED, из этого значения следует вычесть WAlT_OBJECT_0, и получится индекс в массиве дескрипторов, на который указывает второй параметр функции WaitForMultipleObjects. Индекс указывает, какой объект перешел в незанятое состояние.