c++ - Windows 临界区公平性

Question

我对 Windows 上使用 EnterCriticalSection 和 LeaveCriticalSection 方法的关键部分的公平性有疑问。 MSDN 文档指出:“无法保证线程获得临界区所有权的顺序，但是系统对所有线程都是公平的。”问题出在我编写的一个应用程序上，它阻塞了一些永远不会进入临界区的线程，即使在很长一段时间后也是如此；所以我用一个简单的 C 程序执行了一些测试，以验证这种行为，但是当你有很多线程并且内部有一些等待时间时，我注意到奇怪的结果。这是测试程序的代码:

CRITICAL_SECTION CriticalSection;

DWORD WINAPI ThreadFunc(void* data) {
  int me;
  int i,c = 0;;
  me = *(int *) data;
  printf(" %d started\n",me);
  for (i=0; i < 10000; i++) {
     EnterCriticalSection(&CriticalSection);
     printf(" %d Trying to connect (%d)\n",me,c);
     if(i!=3 && i!=4 && i!=5)
         Sleep(500);
     else
         Sleep(10);
    LeaveCriticalSection(&CriticalSection);
     c++;
     Sleep(500);
  }
  return 0;
}

int main() {
  int i;
  int a[20];
  HANDLE thread[20];

  InitializeCriticalSection(&CriticalSection);
  for (i=0; i<20; i++) {
        a[i] = i;
        thread[i] = CreateThread(NULL, 0, ThreadFunc, (LPVOID) &a[i], 0, NULL);
  }
}

这样做的结果是，有些线程被阻塞了很多周期，而另一些线​​程则经常进入临界区。我还注意到，如果你改变更快的 sleep (10 毫秒)，一切可能都会恢复公平，但我没有发现 sleep 时间和公平之间有任何联系。然而，这个测试示例比我的真实应用程序代码要好得多，后者要复杂得多，并且实际上显示了某些线程的饥饿情况。为了确保饥饿的线程处于事件状态并正常工作，我做了一个测试(在我的应用程序中)，在关键部分中输入 5 次后我杀死线程:结果是，最后，每个线程都进入，所以我确保它们全部都处于事件状态并且被互斥锁阻塞。我是否必须假设 Windows 对于线程确实不公平？您知道这个问题有什么解决办法吗？

编辑:Linux 中使用 pthreads 的相同代码，按预期工作(没有线程匮乏)。

EDIT2:我找到了一个可行的解决方案，使用 CONDITION_VARIABLE 强制公平。可以从这篇文章( link )中推断出来，并进行必要的修改。

Answer 1

无论如何，你都会在这里遇到饥饿问题，因为关键部分被保留了很长时间。
我认为 MSDN 可能建议调度程序在唤醒线程方面是公平的，但由于没有锁获取顺序，因此它实际上可能并不像您期望的那样“公平”。您是否尝试过使用互斥体而不是关键部分？另外，您是否尝试过调整旋转计数？

如果您可以避免长时间锁定关键部分，那么这可能是处理此问题的更好方法。

例如，您可以重构代码，让一个线程处理长时间运行的操作，其他线程将对该线程的请求排队，并在完成事件上阻塞。管理队列时只需要短时间锁定临界区即可。当然，如果这些操作还必须与其他操作互斥，那么您需要小心。如果所有这些东西不能同时操作，那么您也可以通过队列对其进行序列化。

或者，也许可以看看使用 boost asio。您可以使用线程池和链来防止多个异步处理程序同时运行，否则同步会成为问题。