Windows事件等待學(xué)習(xí)筆記（二）—— 線(xiàn)程等待與喚醒

• • 要點(diǎn)回顧
  • 等待與喚醒機(jī)制
  • • 可等待對(duì)象
    • 可等待對(duì)象的差異
  • 線(xiàn)程與等待對(duì)象
  • • 一個(gè)線(xiàn)程等待一個(gè)對(duì)象
    • • 實(shí)驗(yàn)
      • • 第一步：編譯并運(yùn)行以下代碼
        • 第二步：在WinDbg中找到該進(jìn)程
        • 第三步：查看線(xiàn)程信息
    • 一個(gè)線(xiàn)程等待多個(gè)對(duì)象
    • • 實(shí)驗(yàn)
      • • 第一步：編譯并運(yùn)行以下代碼
        • 第二步：在WinDbg中找到該進(jìn)程
        • 第三步：查看線(xiàn)程信息
        • 第四步：查看等待塊具體細(xì)節(jié)
    • 等待網(wǎng)
    • 總結(jié)

要點(diǎn)回顧

之前學(xué)習(xí)了如何自己實(shí)現(xiàn)臨界區(qū)以及什么是自旋鎖，這兩種同步方案在線(xiàn)程無(wú)法進(jìn)入臨界區(qū)時(shí)都會(huì)讓當(dāng)前線(xiàn)程進(jìn)入等待狀態(tài)。
一種是通過(guò)Sleep函數(shù)實(shí)現(xiàn)的，一種是通過(guò)讓當(dāng)前的CPU“空轉(zhuǎn)”實(shí)現(xiàn)的，但這兩種等待方式都有局限性：

通過(guò)Sleep函數(shù)進(jìn)行等待，等待時(shí)間該如何確定呢？

通過(guò)“空轉(zhuǎn)”的方式進(jìn)行等待，只有等待時(shí)間很短的情況下才有意義，否則對(duì)CPU資源是種浪費(fèi)，并且自旋鎖只能在多核的環(huán)境下才有意義

思考：有沒(méi)有更加合理的等待方式，只有在條件成熟的時(shí)候才將當(dāng)前線(xiàn)程喚醒？

等待與喚醒機(jī)制

描述：在Windows中，一個(gè)線(xiàn)程可以通過(guò)等待一個(gè)或者多個(gè)可等待對(duì)象，從而進(jìn)入等待狀態(tài)，另一個(gè)線(xiàn)程可以在某些時(shí)刻喚醒等待這些對(duì)象的其他線(xiàn)程

可等待對(duì)象

在Windbg中查看以下結(jié)構(gòu)體：

dt _KPROCESS

dt _KTHREAD

dt _KTIMER

dt _KSEMAPHORE

dt _KEVENT

dt _KMUTANT

dt _FILE_OBJECT

---

總結(jié)

可等待對(duì)象正常情況下都是以 _DISPATCHER_HEADER 結(jié)構(gòu)體開(kāi)頭的，但是有一些特殊的結(jié)構(gòu)體并不是以 _DISPATCHER_HEADER 開(kāi)頭的（如 _FILE_OBJECT），但是windows又希望把它們也變成所謂的可等待對(duì)象，因此在它們內(nèi)部嵌入一個(gè) _DISPATCHER_HEADER 這樣的結(jié)構(gòu)體

只要是包含 _DISPATCHER_HEADER 結(jié)構(gòu)體的對(duì)象，都可以看作是可等待對(duì)象，都可以使用 WaitForSingleObject 和 WaitForMultipleObjects 這兩個(gè)函數(shù)進(jìn)入等待狀態(tài)

可等待對(duì)象的差異

WaitForSingleObject(3環(huán))

↓

NtWaitForSingleObject(內(nèi)核)

通過(guò)3環(huán)用戶(hù)提供的句柄，找到等待對(duì)象的內(nèi)核地址。

如果是以 _DISPATCHER_HEADER 開(kāi)頭，直接使用。

如果不是以 _DISPATCHER_HEADER 開(kāi)頭的對(duì)象,則找到在其中嵌入的 _DISPATCHER_HEADER 對(duì)象

↓

KeWaitForSingleObject(內(nèi)核) //核心功能

線(xiàn)程與等待對(duì)象

描述：一個(gè)線(xiàn)程可以等待一個(gè)對(duì)象，也可以等待多個(gè)對(duì)象

一個(gè)線(xiàn)程等待一個(gè)對(duì)象

實(shí)驗(yàn)

第一步：編譯并運(yùn)行以下代碼

#include <stdio.h> #include <windows.h>HANDLE hEvent[2];DWORD WINAPI ThreadProc(LPVOID lpParamter) {::WaitForSingleObject(hEvent[0], -1);printf("ThreadProc函數(shù)執(zhí)行\(zhòng)n");return 0; }int main(int argc, char* argv[]) {hEvent[0] = ::CreateEvent(NULL, TRUE, FALSE, NULL); //創(chuàng)建一個(gè)可等待對(duì)象 _KEVENT::CreateThread(NULL, 0, (LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadProc, NULL, 0, NULL);getchar();return 0; }

第二步：在WinDbg中找到該進(jìn)程

!process 0 0

第三步：查看線(xiàn)程信息

查看 _KTHREAD

查看 _KWAIT_BLOCK

kd> dt _KWAIT_BLOCK 0x85f49278 nt_400000!_KWAIT_BLOCK+0x000 WaitListEntry : _LIST_ENTRY [ 0x86177180 - 0x86177180 ]+0x008 Thread : 0x85f49208 _KTHREAD //所屬線(xiàn)程+0x00c Object : 0x86177178 Void //被等待對(duì)象的地址+0x010 NextWaitBlock : 0x85f49278 _KWAIT_BLOCK //單向循環(huán)鏈表，只有一個(gè)時(shí)指向自己+0x014 WaitKey : 0 //等待塊的索引（下標(biāo)）+0x016 WaitType : 1 //只等待一個(gè)等待塊時(shí)置1//等待所有等待對(duì)象符合條件時(shí)，置0

一個(gè)線(xiàn)程等待多個(gè)對(duì)象

實(shí)驗(yàn)

第一步：編譯并運(yùn)行以下代碼

#include <stdio.h> #include <windows.h>HANDLE hEvent[2];DWORD WINAPI ThreadProc(LPVOID lpParamter) {::WaitForMultipleObjects(2, hEvent, FALSE, -1);printf("ThreadProc函數(shù)執(zhí)行\(zhòng)n");return 0; }int main(int argc, char* argv[]) {hEvent[0] = ::CreateEvent(NULL, TRUE, FALSE, NULL); //創(chuàng)建可等待對(duì)象hEvent[1] = ::CreateEvent(NULL, TRUE, FALSE, NULL); //創(chuàng)建可等待對(duì)象::CreateThread(NULL, 0, (LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadProc, NULL, 0, NULL);getchar();return 0; }

第二步：在WinDbg中找到該進(jìn)程

!process 0 0

第三步：查看線(xiàn)程信息

dt _KTHREAD 862b3340

共有兩個(gè)等待塊：

注意：此時(shí)WaitType字段的值仍是1，這是因?yàn)橹灰幸粋€(gè)對(duì)象滿(mǎn)足條件，當(dāng)前線(xiàn)程就可以被喚醒（詳見(jiàn)第一步代碼部分）

第四步：查看等待塊具體細(xì)節(jié)

代碼中創(chuàng)建的對(duì)象為 _KEVENT，所以 _KWAIT_BLOCK +0x00C Object 指向 _KEVENT +0x000 _DISPATCHER_HEADER

kd> dt _DISPATCHER_HEADER 0x86015db8 nt_400000!_DISPATCHER_HEADER+0x000 Type : 0 ''+0x001 Absolute : 0x21 '!'+0x002 Size : 0x4 ''+0x003 Inserted : 0x86 ''+0x004 SignalState : 0n0+0x008 WaitListHead : _LIST_ENTRY [ 0x862b33c8 - 0x862b33c8 ]

WaitListHead：雙向鏈表，圈著所有等待塊的WaitListEntry

等待網(wǎng)

總結(jié)

等待中的線(xiàn)程，一定在等待鏈表中(KiWaitListHead)，同時(shí)也一定在這張網(wǎng)上(KTHREAD +5C的位置不為空)

線(xiàn)程通過(guò)調(diào)用WaitForSingleObject/WaitForMultipleObjects函數(shù)將自己掛到這張網(wǎng)上

線(xiàn)程什么時(shí)候會(huì)再次執(zhí)行取決于其他線(xiàn)程何時(shí)調(diào)用相關(guān)函數(shù)，等待對(duì)象不同調(diào)用的函數(shù)也不同

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（二）—— 线程等待与唤醒的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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