为什么很多人都用CRITICAL_SECTION实现锁

2013-02-04 02:03:20 6.1k 阅读 AI 写同款 · GEO 优化AI 选题数据监测一键分发 ›

Windows CRITICAL_SECTION 与 Mutex 性能对比：单进程内100万次锁操作耗时实测本文深入评测了Windows平台下CRITICAL_SECTION与Mutex两种线程同步机制的性能差异。通过百万次锁操作实测数据表明，CRITICAL_SECTION在单进程内线程同步场景下性能显著优于Mutex，最高可达15倍的性能差距。文章详细分析了两种机制的底层实现原理，并提供了针对不同应用场景的技术选型建议和优化技巧。阅读详情

如题。CRITICAL_SECTION只能用于不同线程的互斥，而不能用于同步。因为同一个线程可以多次EnterCriticalSection。。为什么网上的代码，很多“锁”、“自动锁”的类，都是用CRITICAL_SECTION实现。如果使用的人不熟悉这个，很容易就会用错呀。

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Windows多线程-Critical Section(关键区域，临界区域)用法及实例 CreateThread第四个参数的应用。 #include<stdio.h> #include<Windows.h> DWORD WINAPI fun1(LPVOID P) { int *p=(int *)P; *p=(*p)*(*p); return 0; } int main() { int a=5; HANDLE h1=CreateThread(N... 阅读详情

翅膀又硬了

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whdugh 2014-09-19

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引用 1 楼 yunchao630 的回复:

这是我找的一份代码


/*********************************/
#ifdef _WIN32
#include <Windows.h>
#else
#include <pthread.h>
#endif

#ifdef _WIN32
#define LOCK_MUTEXT CRITICAL_SECTION
#else
#define LOCK_MUTEXT pthread_mutex_t
#endif

class CThreadLock
{
public:
	CThreadLock(void){
		Init();
	}
	~CThreadLock(){
		Close();
	}
	void Lock(){
#ifdef _WIN32
		EnterCriticalSection(&m_lock);
#else
		pthread_mutex_lock(&m_lock);
#endif
	}
	void UnLock(){
#ifdef _WIN32
		LeaveCriticalSection(&m_lock);
#else
		pthread_mutex_unlock(&m_lock);
#endif
	}
//protected:
private:
	LOCK_MUTEXT m_lock;
	void Init(){
#ifdef _WIN32
InitializeCriticalSection(&m_lock);
#else
		pthread_mutex_init(&m_lock);
#endif
	}
	void Close(){
#ifdef _WIN32
		DeleteCriticalSection(&m_lock);
#else
		pthread_mutex_destroy(&m_lock);
#endif
	}
};

//定义一个自动加锁的类
CAutoLock{
public:
	CAutoLock(CThreadLock *pThreadLock){
		m_pThreadLock=pThreadLock;
		if (NULL!=m_pThreadLock)
		{
			m_pThreadLock->Lock();
		}
	}
	~CAutoLock(){
		if (NULL!=m_pThreadLock)
		{
			m_pThreadLock->UnLock();
		}
	}
private:
	CThreadLock * m_pThreadLock;
};
/*********************************/
#endif

测试了上面的代码，设置了个全局变量，如何在两个函数里面调用CThreadLock的lock和unlock，发现在第个函数里锁不住这个全局变量啊，如何第一个函数还没有解锁，第二个函数就进入到临界区了，这问题纠结一天了，就指点啊

xiaolomg 2013-09-06

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引用 3 楼 yunchao630 的回复:

[quote=引用 2 楼 zilaishuichina 的回复:] CRITICAL_SECTION本来就是用来在多线程的情况下保证一段代码一次只会被一个线程执行同一个线程的多次EnterCriticalSection，必然是先后执行的，会有什么问题？

假如你有一个数据库连接池。该连接池有一个“获取一个空闲连接”的对外接口，这个函数肯定需要加锁。如果锁用CRITICAL_SECTION实现，外部某个线程用你这个连接池，假如他需要俩连接就可能会有问题。[/quote] 没问题啊，那连接就一个个地给，你理解的同步难道是并发的意思？

wanghy1979 2013-02-11

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我觉得楼猪可以看看《Windows环境下32位汇编语言程序设计》

Tishion 2013-02-06

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引用 21 楼 wjb_yd 的回复:

引用 11 楼 yunchao630 的回复:引用 10 楼 wjb_yd 的回复:那楼主打算用什么实现锁呢？ critical_section效率要高一些，因为是针对同一个进程的。 mutex是针对整个操作系统的。mutex也是不能用于同步的。信号量和事件才能做到同步。我只是想看看大家都想法。最近看了一遍同步和互斥，突然想到的这些。。。你确定你理解“同步”的……

看错了，深表歉意。但是还是建议发帖要质量。觉得别人的回复值得质疑就应该直接指出来，并且表述下自己的观点。

Tishion 2013-02-06

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引用 21 楼 wjb_yd 的回复:

引用 11 楼 yunchao630 的回复:引用 10 楼 wjb_yd 的回复:那楼主打算用什么实现锁呢？ critical_section效率要高一些，因为是针对同一个进程的。 mutex是针对整个操作系统的。mutex也是不能用于同步的。信号量和事件才能做到同步。我只是想看看大家都想法。最近看了一遍同步和互斥，突然想到的这些。。。你确定你理解“同步”的……

质疑我的观点的时候请说出你的观点。回复你这种帖子浪费口水浪费时间浪费金钱。

wjb_yd 2013-02-06

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引用 11 楼 yunchao630 的回复:

引用 10 楼 wjb_yd 的回复:那楼主打算用什么实现锁呢？ critical_section效率要高一些，因为是针对同一个进程的。 mutex是针对整个操作系统的。mutex也是不能用于同步的。信号量和事件才能做到同步。我只是想看看大家都想法。最近看了一遍同步和互斥，突然想到的这些。。。

你确定你理解“同步”的意思了么。。。

Tishion 2013-02-05

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引用楼主 yunchao630 的回复:

如题。CRITICAL_SECTION只能用于不同线程的互斥，而不能用于同步。因为同一个线程可以多次EnterCriticalSection。。为什么网上的代码，很多“锁”、“自动锁”的类，都是用CRITICAL_SECTION实现。如果使用的人不熟悉这个，很容易就会用错呀。

什么叫做不能用于同步？你所理解的同步是什么？？同步是一个广泛概念，如果有N个线程，我想让这个N个线程按照一定的顺序去访问一个数据，我的这个需求就是要线程“同步”，所有的互斥，等待，异步执行等等都是可以为了实现一个目的而诞生的，这个目的就是“同步”。同一个线程是可以多次EnterCriticalSection，但是系统会保证，如果有一个线程已经EnterCriticalSection成功了，那在这个线程LeaveCriticalSection之前，不会有第二个线程EnterCriticalSection，这就可以达到线程按照一定的顺序访问数据，这看起来也像互斥。注意 Event（事件），Mutex（互斥量），Semaphore（信号量），WaitableTimer（可等待定时器）这些都是同步（Synchronization ）对象，用于线程同步（Synchronization）。至于你的问题，为什么常用临界区：因为上述同步对象都是内核对象，使用时会涉及到用户态和内核态的切换，所以开销比较大，而临界区是在用户态实现的一个轻量的同步机制，在使用时不会有频繁的内核态和用户态的切换，资源消耗很小，所以比较普遍。

赵4老师 2013-02-05

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《Windows核心编程》

YahooLucas 2013-02-05

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引用楼主 yunchao630 的回复:

如题。CRITICAL_SECTION只能用于不同线程的互斥，而不能用于同步。因为同一个线程可以多次EnterCriticalSection。。为什么网上的代码，很多“锁”、“自动锁”的类，都是用CRITICAL_SECTION实现。如果使用的人不熟悉这个，很容易就会用错呀。

没错啊，很多时候用CRITICAL_SECTION 实现锁啊。锁的目的不就是对某一个资源的独享式占有。当然你也可以使用Mutex来实现锁。但是CRITICAL_SECTION是非内核对象（用户对象？不知怎么叫），Mutex是内核对象。内核对象的创建、释放、工作会比非内核对象慢，因为微软在实现这套机制时做了很多背后的工作，所以会慢。CRITICAL_SECTION的执行速度会更快，所以大家多数情况下使用CRITICAL_SECTION，除非需要跨进程来进行互斥或者锁才会使用Mutex。这个链接讲的不错：http://blog.csdn.net/wwl33695/article/details/8349549

Feelnature 2013-02-04

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我是个初级菜鸟，来看看大鸟们怎么写程序

东莞某某某 2013-02-04

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使用临界区主要是因为高效，进不去的时候自旋，这里就有个dwSpinCount，是自旋次数，当达到这个值得时候，还进不去的话就要进入内核态挂起等待。切换到内核态较之线程context切换成本很高。 On multiprocessor systems, if the critical section is unavailable, the calling thread spin dwSpinCount times before performing a wait operation on a semaphore associated with the critical section。

Saingel 2013-02-04

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#ifdef _WIN32
        EnterCriticalSection(&m_lock);
#else
        pthread_mutex_lock(&m_lock);
#endif

这种写法真蛋疼建议搞个公共定义头，头里


#ifdef _WIN32
#define XXX_LOCK(x) EnterCriticalSection(&x);
#else
#define XXX_LOCK(x) pthread_mutex_lock(&x);
#endif

下面就直接XXX_LOCK(m_lock)，不用那么多#ifdef,看起来也舒服

oniisama 2013-02-04

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我记得EnterCriticalSection一开始会自旋，所以如果需要同步的操作时间比较短，那么CRITICAL_SECTION的效率更高

ChinaTek 2013-02-04

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critical_section效率要高一些，因为是针对同一个进程的。 mutex是针对整个操作系统的。 ==>有道理

赵4老师 2013-02-04

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仅供参考

//循环向a函数每次发送200个字节长度（这个是固定的）的buffer,
//a函数中需要将循环传进来的buffer，组成240字节（也是固定的）的新buffer进行处理，
//在处理的时候每次从新buffer中取两个字节打印
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <windows.h>
#include <process.h>
#include <io.h>
//Log{
#define MAXLOGSIZE 20000000
#define MAXLINSIZE 16000
#include <time.h>
#include <sys/timeb.h>
#include <stdarg.h>
char logfilename1[]="MyLog1.log";
char logfilename2[]="MyLog2.log";
static char logstr[MAXLINSIZE+1];
char datestr[16];
char timestr[16];
char mss[4];
CRITICAL_SECTION cs_log;
FILE *flog;
void Lock(CRITICAL_SECTION *l) {
    EnterCriticalSection(l);
}
void Unlock(CRITICAL_SECTION *l) {
    LeaveCriticalSection(l);
}
void LogV(const char *pszFmt,va_list argp) {
    struct tm *now;
    struct timeb tb;

    if (NULL==pszFmt||0==pszFmt[0]) return;
    _vsnprintf(logstr,MAXLINSIZE,pszFmt,argp);
    ftime(&tb);
    now=localtime(&tb.time);
    sprintf(datestr,"%04d-%02d-%02d",now->tm_year+1900,now->tm_mon+1,now->tm_mday);
    sprintf(timestr,"%02d:%02d:%02d",now->tm_hour     ,now->tm_min  ,now->tm_sec );
    sprintf(mss,"%03d",tb.millitm);
    printf("%s %s.%s %s",datestr,timestr,mss,logstr);
    flog=fopen(logfilename1,"a");
    if (NULL!=flog) {
        fprintf(flog,"%s %s.%s %s",datestr,timestr,mss,logstr);
        if (ftell(flog)>MAXLOGSIZE) {
            fclose(flog);
            if (rename(logfilename1,logfilename2)) {
                remove(logfilename2);
                rename(logfilename1,logfilename2);
            }
        } else {
            fclose(flog);
        }
    }
}
void Log(const char *pszFmt,...) {
    va_list argp;

    Lock(&cs_log);
    va_start(argp,pszFmt);
    LogV(pszFmt,argp);
    va_end(argp);
    Unlock(&cs_log);
}
//Log}
#define ASIZE    200
#define BSIZE    240
#define CSIZE      2
char Abuf[ASIZE];
char Cbuf[CSIZE];
CRITICAL_SECTION cs_HEX ;
CRITICAL_SECTION cs_BBB ;
struct FIFO_BUFFER {
    int  head;
    int  tail;
    int  size;
    char data[BSIZE];
} BBB;
int No_Loop=0;
void HexDump(int cn,char *buf,int len) {
    int i,j,k;
    char binstr[80];

    Lock(&cs_HEX);
    for (i=0;i<len;i++) {
        if (0==(i%16)) {
            sprintf(binstr,"%03d %04x -",cn,i);
            sprintf(binstr,"%s %02x",binstr,(unsigned char)buf[i]);
        } else if (15==(i%16)) {
            sprintf(binstr,"%s %02x",binstr,(unsigned char)buf[i]);
            sprintf(binstr,"%s  ",binstr);
            for (j=i-15;j<=i;j++) {
                sprintf(binstr,"%s%c",binstr,('!'<buf[j]&&buf[j]<='~')?buf[j]:'.');
            }
            Log("%s\n",binstr);
        } else {
            sprintf(binstr,"%s %02x",binstr,(unsigned char)buf[i]);
        }
    }
    if (0!=(i%16)) {
        k=16-(i%16);
        for (j=0;j<k;j++) {
            sprintf(binstr,"%s   ",binstr);
        }
        sprintf(binstr,"%s  ",binstr);
        k=16-k;
        for (j=i-k;j<i;j++) {
            sprintf(binstr,"%s%c",binstr,('!'<buf[j]&&buf[j]<='~')?buf[j]:'.');
        }
        Log("%s\n",binstr);
    }
    Unlock(&cs_HEX);
}
int GetFromRBuf(int cn,CRITICAL_SECTION *cs,FIFO_BUFFER *fbuf,char *buf,int len) {
    int lent,len1,len2;

    lent=0;
    Lock(cs);
    if (fbuf->size>=len) {
        lent=len;
        if (fbuf->head+lent>BSIZE) {
            len1=BSIZE-fbuf->head;
            memcpy(buf     ,fbuf->data+fbuf->head,len1);
            len2=lent-len1;
            memcpy(buf+len1,fbuf->data           ,len2);
            fbuf->head=len2;
        } else {
            memcpy(buf     ,fbuf->data+fbuf->head,lent);
            fbuf->head+=lent;
        }
        fbuf->size-=lent;
    }
    Unlock(cs);
    return lent;
}
void thdB(void *pcn) {
    char        *recv_buf;
    int          recv_nbytes;
    int          cn;
    int          wc;
    int          pb;

    cn=(int)pcn;
    Log("%03d thdB              thread begin...\n",cn);
    while (1) {
        Sleep(10);
        recv_buf=(char *)Cbuf;
        recv_nbytes=CSIZE;
        wc=0;
        while (1) {
            pb=GetFromRBuf(cn,&cs_BBB,&BBB,recv_buf,recv_nbytes);
            if (pb) {
                Log("%03d recv %d bytes\n",cn,pb);
                HexDump(cn,recv_buf,pb);
                Sleep(1);
            } else {
                Sleep(1000);
            }
            if (No_Loop) break;//
            wc++;
            if (wc>3600) Log("%03d %d==wc>3600!\n",cn,wc);
        }
        if (No_Loop) break;//
    }
}
int PutToRBuf(int cn,CRITICAL_SECTION *cs,FIFO_BUFFER *fbuf,char *buf,int len) {
    int lent,len1,len2;

    Lock(cs);
    lent=len;
    if (fbuf->size+lent>BSIZE) {
        lent=BSIZE-fbuf->size;
    }
    if (fbuf->tail+lent>BSIZE) {
        len1=BSIZE-fbuf->tail;
        memcpy(fbuf->data+fbuf->tail,buf     ,len1);
        len2=lent-len1;
        memcpy(fbuf->data           ,buf+len1,len2);
        fbuf->tail=len2;
    } else {
        memcpy(fbuf->data+fbuf->tail,buf     ,lent);
        fbuf->tail+=lent;
    }
    fbuf->size+=lent;
    Unlock(cs);
    return lent;
}
void thdA(void *pcn) {
    char        *send_buf;
    int          send_nbytes;
    int          cn;
    int          wc;
    int           a;
    int          pa;

    cn=(int)pcn;
    Log("%03d thdA              thread begin...\n",cn);
    a=0;
    while (1) {
        Sleep(100);
        memset(Abuf,a,ASIZE);
        a=(a+1)%256;
        if (16==a) {No_Loop=1;break;}//去掉这句可以让程序一直循环直到按Ctrl+C或Ctrl+Break或当前目录下存在文件No_Loop
        send_buf=(char *)Abuf;
        send_nbytes=ASIZE;
        Log("%03d sending %d bytes\n",cn,send_nbytes);
        HexDump(cn,send_buf,send_nbytes);
        wc=0;
        while (1) {
            pa=PutToRBuf(cn,&cs_BBB,&BBB,send_buf,send_nbytes);
            Log("%03d sent %d bytes\n",cn,pa);
            HexDump(cn,send_buf,pa);
            send_buf+=pa;
            send_nbytes-=pa;
            if (send_nbytes<=0) break;//
            Sleep(1000);
            if (No_Loop) break;//
            wc++;
            if (wc>3600) Log("%03d %d==wc>3600!\n",cn,wc);
        }
        if (No_Loop) break;//
    }
}
int main() {
    InitializeCriticalSection(&cs_log );
    Log("Start===========================================================\n");
    InitializeCriticalSection(&cs_HEX );
    InitializeCriticalSection(&cs_BBB );

    BBB.head=0;
    BBB.tail=0;
    BBB.size=0;

    _beginthread((void(__cdecl *)(void *))thdA,0,(void *)1);
    _beginthread((void(__cdecl *)(void *))thdB,0,(void *)2);

    if (!access("No_Loop",0)) {
        remove("No_Loop");
        if (!access("No_Loop",0)) {
            No_Loop=1;
        }
    }
    while (1) {
        Sleep(1000);
        if (No_Loop) break;//
        if (!access("No_Loop",0)) {
            No_Loop=1;
        }
    }
    Sleep(3000);
    DeleteCriticalSection(&cs_BBB );
    DeleteCriticalSection(&cs_HEX );
    Log("End=============================================================\n");
    DeleteCriticalSection(&cs_log );
    return 0;
}

翅膀又硬了 2013-02-04

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引用 10 楼 wjb_yd 的回复:

那楼主打算用什么实现锁呢？ critical_section效率要高一些，因为是针对同一个进程的。 mutex是针对整个操作系统的。

mutex也是不能用于同步的。信号量和事件才能做到同步。我只是想看看大家都想法。最近看了一遍同步和互斥，突然想到的这些。。。

wjb_yd 2013-02-04

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那楼主打算用什么实现锁呢？ critical_section效率要高一些，因为是针对同一个进程的。 mutex是针对整个操作系统的。

赵4老师 2013-02-04

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《30天自制操作系统》

苹果皮 2013-02-04

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CriticalSection本来就是实现一块资源只被一个线程使用的比如说 A线程占用了那块资源那么B线程就只能等A线程离开后B才能访问如果LZ是想说 A,B线程都能同时访问的话这可能就需要用到信号量来解决了。不过应该只限于只读操作。。

zilaishuichina 2013-02-04

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引用 5 楼 yunchao630 的回复:

引用 4 楼 zilaishuichina 的回复:引用 3 楼 yunchao630 的回复: 引用 2 楼 zilaishuichina 的回复:CRITICAL_SECTION本来就是用来在多线程的情况下保证一段代码一次只会被一个线程执行同一个线程的多次EnterCriticalSection，必然是先后执行的，会有什么问题？假如你有一个数据库连……

异步的代码也总有它需要顺序执行的地方程序的执行流程无外乎顺序、分支、循环，总逃不出这三样的所谓异步的实现，无外乎是 1、消息队列实现异步，逻辑需要的操作压入队列，一个一个的处理，处理完的callback。 2、链表定时轮询，处理完的callback。不管是链表也好，队列也好，或者其他专门设计的容器也罢，那么只要这个容器有锁，不就又变回还是顺序的先后执行的情况了，异步的也没问题啊。

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为什么很多人都用CRITICAL_SECTION实现锁

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