继续上一篇,这篇来对比事件在win32和Linux下的区别。
 
在 Windows 中,事件对象是那些需要使用 SetEvent() 函数显式地将其状态设置为有信号状态的同步对象。事件对象来源有两种类型:
  • 手工重置事件(manual reset event) 中,对象的状态会一直维持为有信号状态,直到使用 ResetEvent() 函数显式地重新设置它为止。
  • 自动重置事件(auto reset event) 中,对象的状态会一直维持为有信号状态,直到单个正在等待的线程被释放为止。当正在等待的线程被释放时,其状态就被设置为无信号的状态。
事件对象有两种状态,有信号(signaled)状态无信号(non-signaled)状态。对事件对象调用的等待函数会阻塞调用线程,直到其状态被设置为有信号状态为止。
在进行平台的迁移时,需要考虑以下问题:
  • Windows 提供了 有名(named)无名(un-named) 的事件对象。有名事件对象用来在进程之间进行同步,而在 Linux 中, pthreads 和 POSIX 都提供了线程间的同步功能。为了在 Linux 实现与 Windows 中有名事件对象相同的功能,可以使用 System V 信号量或信号。
  • Windows 提供了两种类型的事件对象 —— 手工重置对象和自动重置对象。Linux 只提供了自动重置事件的特性。
  • 在 Windows 中,事件对象的初始状态被设置为有信号状态。在 Linux 中,pthreads 并没有提供初始状态,而 POSIX 信号量则提供了一个初始状态。
  • Windows 事件对象是异步的。在 Linux 中,POSIX 信号量和 System V 信号量也都是异步的,不过 pthreads 条件变量不是异步的。
  • 当在一个等待函数中使用事件对象时,可以指定 Windows 的事件对象的超时时间值。在 Linux 中,只有 pthreads 在等待函数中提供了超时的特性。
还有几点非常重要,需要说明一下:
  • 尽管 POSIX 信号量是计数器信号量,但是当这个计数器被设置为 1 时,它们可以提供与 Windows 事件对象相似的功能。它们并不能在等待函数中提供超时时间。如果在进行移植时,超时并不是一个影响因素,那么建议您使用 POSIX 信号量。
  • 当与互斥一起使用时,pthreads 条件变量可以在线程之间提供基于事件的同步机制,不过这是同步的。根据应用程序的逻辑,这可以将此作为移植过程中在 Linux 上实现这种功能的一个选择。
在 Windows 中,我们使用 CreateEvent() 来创建事件对象。
HANDLE CreateEvent(
  LPSECURITY_ATTRIBUTES lpEventAttributes,
  BOOL bManualReset,
  BOOL bInitialState,
  LPCTSTR lpName
)
在这段代码中:
  • lpEventAttributes 是一个指针,它指向一个决定这个句柄是否能够被继承的属性。如果这个指针为 NULL,那么这个对象就不能被初始化。
  • bManualReset 是一个标记,如果该值为 TRUE,就会创建一个手工重置的事件,应该显式地调用 ResetEvent(),将事件对象的状态设置为无信号状态。
  • bInitialState 是这个事件对象的初始状态。如果该值为 true,那么这个事件对象的初始状态就被设置为有信号状态。
  • lpName 是指向这个事件对象名的指针。对于无名的事件对象来说,该值是 NULL。
这个函数创建一个手工重置或自动重置的事件对象,同时还要设置改对象的初始状态。这个函数返回事件对象的句柄,这样就可以在后续的调用中使用这个事件对象了。
OpenEvent() 用来打开一个现有的有名事件对象。这个函数返回该事件对象的句柄。
HANDLE OpenEvent(
  DWORD dwDesiredAccess,
  BOOL bInheritHandle,
  LPCTSTR lpName
)
在这段代码中:
  • dwDesiredAccess 是针对这个事件对象所请求的访问权。
  • bInheritHandle 是用来控制这个事件对象句柄是否可继承的标记。如果该值为 TRUE,那么这个句柄就可以被继承;否则就不能被继承。
  • lpName 是一个指向事件对象名的指针。
在 Linux 中,可以调用 sem_init() 来创建一个 POSIX 信号量:int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value)(其中 value(即信号量计数值)被设置为这个信号量的初始状态)。
Linux pthreads 使用 pthread_cond_init() 来创建一个条件变量:int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond, pthread_condattr_t *cond_attr)
 
可以使用 PTHREAD_COND_INITIALIZER 常量静态地对 pthread_cond_t 类型的条件变量进行初始化,也可以使用 pthread_condattr_init() 对其进行初始化,这个函数会对与这个条件变量关联在一起的属性进行初始化。可以调用 pthread_condattr_destroy() 用来销毁属性:
int pthread_condattr_init(pthread_condattr_t *attr)
int pthread_condattr_destroy(pthread_condattr_t *attr)

等待某个事件
在 Windows 中,等待函数提供了获取同步对象的机制。我们可以使用不同类型的等待函数(此处我们只考虑 WaitForSingleObject())。这个函数会使用一个互斥对象的句柄,并一直等待,直到它变为有信号状态或超时为止。
DWORD WaitForSingleObject(
  HANDLE hHandle,
  DWORD dwMilliseconds
);
在这段代码中:
  • hHandle 是指向互斥句柄的指针。
  • dwMilliseconds 是超时时间的值,单位是毫秒。如果该值为 INFINITE,那么它阻塞调用线程/进程的时间就是不确定的。
Linux POSIX 信号量使用 sem_wait() 来挂起调用线程,直到信号量的计数器变成非零的值为止。然后它会自动减小信号量计数器的值:int sem_wait(sem_t * sem)
在 POSIX 信号量中并没有提供超时操作。这可以通过在一个循环中执行非阻塞的 sem_trywait() 来实现,该函数会对超时时间进行计数:int sem_trywait(sem_t * sem).
 
Linux pthreads 使用 pthread_cond_wait() 来阻塞调用线程,其时间是不确定的:int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex)。在另外一方面,如果调用线程需要被阻塞一段确定的时间,那么就可以使用 pthread_cond_timedwait() 来阻塞这个线程。如果在这段指定的时间内条件变量并没有出现,那么 pthread_cond_timedwait() 就会返回一个错误:int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex,const struct timespec *abstime)。在这里,abstime 参数指定了一个绝对时间(具体来说,就是从 1970 年 1 月 1 日 0 时 0 分 0 秒到现在所经过的时间。)
 
函数 SetEvent() 用来将事件对象的状态设置为有信号状态。对一个已经设置为有信号状态的事件对象再次执行该函数是无效的。
BOOL SetEvent(
  HANDLE hEvent
)
Linux POSIX 信号量使用 sem_post() 来发出一个事件信号量。这会唤醒在该信号量上阻塞的所有线程:int sem_post(sem_t * sem)
调用 pthread_cond_signal() 被用在 LinuxThreads 中,以唤醒在某个条件变量上等待的一个线程,而 pthread_cond_broadcast() 用来唤醒在某个条件变量上等待的所有线程。
int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond)
int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond)
注意,条件函数并不是异步信号安全的,因此不能在信号处理函数中调用。具体地说,在信号处理函数中调用 pthread_cond_signal()pthread_cond_broadcast() 可能会导致调用线程的死锁。
 
在 Windows 中,ResetEvent() 用来将事件对象的状态重新设置为无信号状态。
BOOL ResetEvent(
  HANDLE hEvent
);
在 Linux 中,条件变量和 POSIX 信号量都是自动重置类型的。
 
在 Windows 中,CloseHandle() 用来关闭或销毁事件对象。
BOOL CloseHandle(
  HANDLE hObject
);
在这段代码中,hObject 是指向同步对象句柄的指针。
在 Linux 中, sem_destroy()/ pthread_cond_destroy() 用来销毁信号量对象或条件变量,并释放它们所持有的资源:
int sem_destroy(sem_t *sem)
int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond)
在 Linux 中,进程之间有名事件对象所实现的功能可以使用 System V 信号量实现。System V 信号量是计数器变量,因此可以实现 Windows 中事件对象的功能,信号量的计数器的初始值可以使用 semctl() 设置为 0。
要将某个事件的状态修改为有信号状态,可以使用 semop(),并将 sem_op 的值设置为 1。要等待某个事件,则可以使用 semop() 函数,并将 sem_op 的值设置为 -1,这样就可以阻塞调用进程,直到它变为有信号状态为止。
可以通过使用 semctl() 将信号量计数器的初始值设置为 0 来获得信号量。在使用完共享资源之后,可以使用 semop() 将信号量计数设置为 1。关于每个 System V 信号量的原型,请参阅本文中有关信号量一节的内容。