Windows事件等待學(xué)習(xí)筆記（一）—— 臨界區(qū)&自旋鎖

• • 基礎(chǔ)知識
  • 演示代碼
  • • 案例一
    • 案例二
  • LOCK
  • • 單行代碼原子操作
    • 多行代碼原子操作
  • 臨界區(qū)
  • • 演示代碼
    • 手動實現(xiàn)
  • 自旋鎖
  • • 分析 KeAcquireSpinLockAtDpcLevel
    • 總結(jié)

基礎(chǔ)知識

并發(fā)：是指多個線程在同時執(zhí)行

單核（是分時執(zhí)行，不是真正的同時）

多核（在某一個時刻，會同時有多個線程再執(zhí)行）

同步：則是保證在并發(fā)執(zhí)行的環(huán)境中各個線程可以有序的執(zhí)行

演示代碼

注意：如果線程中的代碼只對局部變量進行訪問，就不存在并發(fā)的問題；只有當(dāng)訪問全局變量的時候，才需要關(guān)注并發(fā)的問題

案例一

DWORD dwVal = 0; //全局變量線程中的代碼：dwVal++; //只有一行 安全嗎?

答案：

dwVal++; 對應(yīng)的匯編代碼：mov eax,[0x12345678]add eax,1 //當(dāng)?shù)谝粋€線程執(zhí)行到這里時，產(chǎn)生了線程切換的話//第二個線程也執(zhí)行到這里時，將會出現(xiàn)邏輯錯誤mov [0x12345678],eax

案例二

當(dāng)將案例一的三行匯編代碼改為一行時：

INC DWORD PTR DS:[0x12345678] //一行匯編指令，安全嗎？

答案：若當(dāng)前系統(tǒng)為單核時，安全；但如果當(dāng)前CPU為多核時，不安全（兩個核有可能同時執(zhí)行一行指令）
解決方案：改為LOCK INC DWORD PTR DS:[0x12345678]

LOCK

描述：在多核CPU的情況下，保證只有一個CPU能訪問帶有LOCK指令內(nèi)存

可以帶LOCK前綴的指令：

BT, BTS, BTR, BTC (mem, reg/imm) XCHG, XADD (reg, mem / mem, reg) ADD, OR, ADC, SBB (mem, reg/imm) AND, SUB, XOR (mem, reg/imm) NOT, NEG, INC, DEC (mem)

單行代碼原子操作

原子操作相關(guān)API：

InterlockedIncrement InterlockedExchangeAdd InterlockedDecrement InterlockedFlushSList InterlockedExchange InterlockedPopEntrySList InterlockedCompareExchange InterlockedPushEntrySList

InterlockedIncrement 反匯編：

多行代碼原子操作

關(guān)鍵代碼A //N行代碼要求原子操作 關(guān)鍵代碼B //單獨加LOCK可以嗎? 關(guān)鍵代碼C .......

答案：不行，試想一下，當(dāng)?shù)谝粋€線程執(zhí)行到關(guān)鍵代碼B，第二個線程就執(zhí)行完關(guān)鍵代碼A時，此時雖然第二個線程無法執(zhí)行關(guān)鍵代碼B，但卻有可能會先執(zhí)行關(guān)鍵代碼C

解決方案：臨界區(qū)

臨界區(qū)

描述：一次只允許一個線程進入直到離開
實現(xiàn)思路：加鎖（全局變量）

演示代碼

DWORD dwFlag = 0; //實現(xiàn)臨界區(qū)的方式就是加鎖//鎖：全局變量 進去加一 出去減一if(dwFlag == 0) //進入臨界區(qū) { dwFlag = 1 .....................dwFlag = 0 //離開臨界區(qū) }

問題：上述演示代碼安全嗎？
答案：仍不安全，當(dāng)?shù)谝粋€線程通過if判斷并進入if內(nèi)部，但還未來得及執(zhí)行dwFlag=1時，第二個線程也有可能通過if判斷從而進入if語句內(nèi)部

手動實現(xiàn)

進入臨界區(qū)：

Lab：mov eax,1lock xadd [Flag],eaxcmp eax,0jz endLabdec [Flag]//線程等待Sleep.. endLab:ret

離開臨界區(qū)

lock dec [Flag]

自旋鎖

小提示：單核和多核雖然使用的是同一份內(nèi)核文件，但里面的代碼是有區(qū)別的

單核 ntoskrnl.exe 反匯編：

多核 ntoskrnl.exe 反匯編：

分析 KeAcquireSpinLockAtDpcLevel

多核：

單核：

總結(jié)

自旋鎖只對多核有意義
(查看不同版本的KeAcquireSpinLockAtDpcLevel函數(shù))

自旋鎖與臨界區(qū)、事件、互斥體一樣，都是一種同步機制，都可以讓當(dāng)前線程處于等待狀態(tài)，區(qū)別在于自旋鎖不用切換線程

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Windows事件等待学习笔记（一）—— 临界区自旋锁的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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