Windows 关键部分奇怪的行为答案

【问题标题】：Windows Critical Section strange behaviourWindows 关键部分奇怪的行为
【发布时间】：2011-01-19 10:03:54
【问题描述】：

我有两个共享的全局变量

int a = 0;
int b = 0;

还有两个线程

// thread 1
for (int i = 0; i < 10; ++i) {
    EnterCriticalSection(&sect);
    a++;
    b++;
    std::cout << a " " << b << std::endl;
    LeaveCriticalSection(&sect);
}

// thread2
for (int i = 0; i < 10; ++i) {
    EnterCriticalSection(&sect);
    a--;
    b--;
    std::cout << a " " << b << std::endl;
    LeaveCriticalSection(&sect);
}

代码总是打印以下输出

1 1

2 2

3 3

4 4

5 5

6 6

7 7

8 8

9 9

10 10

9 9

8 8

7 7

6 6

5 5

4 4

3 3

2 2

1 1

0 0

这很奇怪，看起来线程是按顺序工作的……这是什么问题？

谢谢。

【问题讨论】：

你为什么觉得它很奇怪？当你启动第二个线程时，第一个线程可能已经完成了它的工作。
是的，实际上是有可能的，但是同样的输出也包含大量的数据，并且对于另一个互斥对象（例如 std::mutex），它的工作方式就像预期的那样。
刚刚测试了 10000 个增量/减量。是的，你是对的，这就是原因，但无论如何它的工作原理很奇怪，看起来它没有给两个线程大约相等的时间..差异很大，我可以看到它增加值超过一秒钟..
顺便说一句，如果您使用 C++（如标签所示），最好将CCriticalSection 与CSingleLock 一起使用，这样您就有了异常安全性。
@Naveen：并非所有 C++ 代码都使用 MFC（感谢上帝！）。 :)

标签： c++ winapi mutex critical-section

【解决方案1】：

每个线程都有一个特定的时间片，在此期间它会在被抢占之前执行。在您的示例中，时间片似乎比完成循环所需的时间长。

但是，您可以在将关键部分留在循环中后调用Sleep(0) 主动让出控制权。

【讨论】：

我使用的是 2 核计算机，每个线程都真正并行运行，这不是上下文切换问题。
嗯，是的。即使在两个内核上，一个线程也可以在另一个线程启动之前完成。此外，系统可能会或可能不会将两个线程调度在同一个核心上。请记住，还有数百个来自其他进程的其他线程......
好吧，也许它应该是这样工作的。你真的不能说，系统做了这么多事情，我只是想确保不是Jiri提到的问题。临界区是否满足有界等待标准？
别担心。当您离开临界区时，在任何线程上都可以进入它。然后一个刚刚离开它的人将不会以任何方式受到系统的青睐（实际上，调用LeaveCriticalSection() 并没有那么快——毕竟，这是一个系统调用）。但是离开临界区也不是上下文切换的原因。您是否真的在离开后尝试添加 Sleep(0) ？结果如何？
Sleep(0) 不是正确的屈服方式。 blogs.msdn.com/b/oldnewthing/archive/2005/10/04/476847.aspx

【解决方案2】：

您的示例中的 IMO 关键部分离开/进入非常快，以至于另一个线程不够快在此期间执行进入部分。

尝试放置一些（可能是随机的）睡眠以减慢代码速度以查看所需的效果。

注意： EnterCriticalSection 的默认超时时间为 30 天左右（意味着无穷大），因此您不能指望该函数会超时。 documentation 说：

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。

【讨论】：

我也是这么想的，这正是我关心的问题。如果是这样，那么临界区不满足互斥基本标准 - 有限等待。
我认为它的行为完全正确 - IMO 关键部分是为了确保正确访问“共享资源”。想象一下，你有一堆不同优先级的线程，它们正在争夺资源。您可能需要某种队列来解决您的（未完全描述的）问题。
我刚刚读到了有限等待 - 是的，你可能是对的。这似乎不符合这个标准。
@ledokol 在文档中哪里说临界区满足有限等待？我还找不到那部分文档，但 MSDN 是出了名的难搜索。
我很确定在 Vista 中，关键部分是不公平的。如果临界区没有争用，则不会释放当前线程量，线程将继续运行。

【解决方案3】：

对我来说，这看起来像是http://social.msdn.microsoft.com/forums/en-US/windowssdk/thread/980e5018-3ade-4823-a6dc-5ddbcc3091d5/ 中讨论的主题请看 2006 年 6 月 28 日的示例

（很遗憾我找不到微软关于CriticalSection更改的原始文章）

您能在 Windows XP 上试用您的代码吗？它显示了什么？

我猜测 I/O 操作 (cout) 会影响调度，类似于 Sleep() 调用，因此从 Windows Vista 开始，当在内部执行 I/O 时，线程可能会导致其他线程饥饿一个 CS。

【讨论】：