Переменные условий

Данные переменные используются для ожидания выполнения некоторого условия и должны применяться вместе с блокировками взаимоисключений (тем самым реализуются мониторы, использованные в листинге 5.15). Для работы с ними имеются следующие примитивы.

cv_wait () Блокирование потока до тех пор, пока условие не будет выполнено

cv_signal() Активизация одного из потоков, заблокированных примитивом cv_wait()

cv_broadcast () Активизация всех потоков, заблокированных примитивом cv_wait()

Примитив cv_wait () освобождает связанный с ним мьютекс перед блокированием потока и вновь захватывает его перед завершением работы. Поскольку повторный захват мьютекса может быть заблокирован другим ожидающим потоком, следует повторно проверить выполнение условия, вызвавшего ожидание. Таким образом, типичный фрагмент кода, работающего с переменными условий, выглядит следующим образом:

mutex_enter(&m);

•

•

while(some_condition) {

cv_wait(&cv, &m);

}

•

•

mutex_exit(&m);

Поскольку при таком подходе условие защищено мьютексом, в качестве него может использоваться сложное выражение.

6.9. Механизмы параллельных вычислений в windows 2000

Windows 2000 (W2K) обеспечивает синхронизацию потоков как часть объектной архитектуры. Механизм, использованный W2K для реализации синхронизации, представляет собой семейство следующих объектов синхронизации.

• Процесс.

• Поток.

• Файл.

• Консольный ввод.

• Уведомление об изменении файлов.

• Мьютекс.

• Семафор.

• Событие.

• Таймер ожидания.

Первые четыре объекта в этом списке могут использоваться для целей синхронизации, хотя это и не основное их предназначение. Остальные типы объектов разработаны специально для поддержки синхронизации.

Экземпляр каждого из перечисленных объектов может находиться в одном из двух состояний — сигнальном (signaled) и несигнальном (unsignaled); поток освобождается при входе объекта в сигнальное состояние. Механизм достаточно прост: поток выполняет запрос на ожидание к исполнительной системе W2K с использованием дескриптора объекта синхронизации. Когда объект входит в сигнальное состояние, исполнительная система W2K освобождает все потоки, находящиеся в состоянии ожидания этого объекта.

В табл. 6.2 приведен список событий, приводящих объекты в сигнальное состояние, и указано их влияние на ожидающие потоки.

Таблица 6.2. Объекты синхронизации Windows 2000

Тип объекта Определение Переход в Ожидающие сигнальное потоки состояние Процесс Программа, включая Завершение послед- Освобождаются все адресное пространство него потока потоки и ресурсы, требуемые для ее выполнения Поток Выполнимая единица Завершение работы Освобождаются все внутри процесса потока потоки Файл Открытый файл или Завершение опера- Освобождаются все устройство ввода-вывода ции ввода-вывода потоки Консольный ввод Буфер текстового окна Имеется введенная Освобождается (например, используе- информация, дос- один поток мый для операций вво- тупная процессу да-вывода приложений MS DOS) Уведомление об Уведомление о любых Изменения в файло- Освобождается изменении файлов изменениях файловой вой системе, соответ- один поток системы ствующие заданному объектом фильтру Мьютекс Механизм обеспечения Поток освобождает Освобождается взаимоисключений в мьютекс один поток средах Win32 и OS/2 Семафор Счетчик, регулирую- Счетчик семафора Освобождаются все щий количество пото- обнуляется потоки ков, которые могут использовать ресурс

Событие Извещение о наступ- Поток осуществляет Освобождаются все лении некоторого со- событие потоки бытия в системе Таймер ожидания Счетчик, учитываю- Наступил указанный Освобождаются все щий прошедшее вре- момент времени или потоки мя истек указанный интервал времени

Мьютексы используются для взаимоисключительного доступа к ресурсам, благодаря им обеспечивается получение доступа к ресурсу одновременно только одним объектом (т.е., по сути, они выступают в роли бинарного семафора). При входе мьютекса в сигнальное состояние освобождается только один из ожидающих этого потоков. Мьютексы могут также использоваться для синхронизации потоков разных процессов.

Так же как и мьютексы, семафоры могут совместно использоваться потоками разных процессов. В W2K семафоры являются классическими семафорами-счетчиками.

Таймер ожидания — новый объект ядра, появившийся в Windows NT 4.0, который подает сигнал в определенный момент времени и/или через заданные промежутки времени.