c++ - WaitForSingleObject() 和 SetEvent() 函数之间同步的算法？

Question

我想为 2 个线程实现一个消息队列。线程 #1 将弹出队列中的消息并处理它。线程 #2 会将消息插入队列。

这是我的代码:

 Thread #1 //Pop message and process
 {
    while(true)
    {
        Lock(mutex);
        message = messageQueue.Pop();
        Unlock(mutex);

        if (message == NULL) //the queue is empty
        {
           //assume that the interruption occurs here (*)
            WaitForSingleObject(hWakeUpEvent, INFINITE);
            continue;
        }
        else
        {
            //process message
        }
    }
}

Thread #2 //push  new message in queue and wake up thread #1
{
    Lock(mutex);
    messageQueue.Push(newMessage)
    Unlock(mutex);

    SetEvent(hWakeUpEvent);
}

问题是在某些情况下 SetEvent(hWakeUpEvent) 会在 WaitForSingleObject() 之前被调用(注意 (*) )，这会很危险。

Answer 1

你的代码没问题!

SetEvent 和 WaitForSingleObject 之间的计时没有实际问题:关键问题是事件上的 WaitForSingleObject 将检查事件的状态，并等待直到它被触发。如果事件已经触发，它将立即返回。 (从技术上讲，它是电平触发的，而不是边沿触发的。)这意味着如果在调用 WaitForSingleObject 之前或期间调用 SetEvent 都可以； WaitForSingleObject 在任何一种情况下都会返回；立即或稍后调用 SetEvent 时。

(顺便说一句，我假设在这里使用自动重置事件。我想不出使用手动重置事件的充分理由；您最终不得不在 WaitForSingleObject 返回后立即调用 ResetEvent；并且有一个危险是如果你忘记了这一点，你可能最终会等待一个你已经等待但忘记清除的事件。此外，在检查基础数据状态之前重置是很重要的，否则如果在数据被调用之间调用 SetEvent处理并调用 Reset()，你会丢失该信息。坚持使用自动重置，你就可以避免这一切。)

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[编辑:我将 OP 的代码误读为在每次唤醒时执行一次“弹出”，而不是只等待空的，因此下面的评论指的是该场景的代码。 OP 的代码实际上等同于下面的第二个建议修复。所以下面的文字实际上是在描述一个有点常见的编码错误，其中事件被用作信号量，而不是 OP 的实际代码。]

但是这里有一个不同的问题[或者，如果每次等待只有一个 pop...]，那就是 Win32 Events 对象只有两种状态:unsignaled 和 signaled，所以你只能使用它们跟踪二进制状态，但不计数。如果您设置事件和已发出信号的事件，它将保持已发出信号，并且该额外的 SetEvent 调用的信息将丢失。

在那种情况下，可能发生的情况是:

• 添加项目，调用 SetEvent，现在发出事件信号。
• 添加了另一个项目，再次调用 SetEvent，事件保持信号状态。
• 工作线程调用 WaitForSingleObject，它返回，清除事件，
• 只处理了一项，
• 工作线程调用 WaitForsingleObject，它会因为事件未发出信号而阻塞，即使队列中仍有项目。

有两种解决方法:经典的 Comp.Sci 方法是使用信号量而不是事件——信号量本质上是对所有“Set”调用进行计数的事件；相反，您可以将事件视为最大计数为 1 的信号量，它会忽略除该信号之外的任何其他信号。

另一种方法是继续使用事件，但是当工作线程被唤醒时，它只能假设队列中可能有一些项，它应该在之前尝试处理所有这些项它返回到等待——通常是通过将弹出项目的代码放在一个循环中，该循环弹出项目并处理它们直到它为空。该事件现在不用于计数，而是用于发出“队列不再为空”的信号。 (请注意，当您执行此操作时，您还可能遇到这样的情况:在处理队列时，您还处理了一个刚刚添加的项目并为其调用了 SetEvent，因此当工作线程到达 WaitForSingleObject 时，线程会唤醒但发现队列为空，因为该项目已被处理；起初这看起来有点令人惊讶，但实际上没问题。)

我认为这两者大致相同；两者各有利弊，但都是正确的。 (我个人更喜欢事件方法，因为它将“需要做某事”或“有更多数据可用”的概念与工作或数据的数量分离开来。)