windows平台的多线程同步互斥:从内核源码分析----小话多线程(3)
作者：陈曦
日期：2012-8-16 13:05:34
环境：[win7 32位操作系统 Intel i3 支持64位指令 VS2010; wrk-v1.2 ; Source Insight]
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Q1： 举个windows平台简单的线程例子吧。
A： 如下，保存为thread_test.c：
可以看到，获得了此线程的ID和所属进程的ID; 我们同时可以从任务管理器中查看：
这里也可以看到，PID确实是输出的那样，线程数为1，这表明只有一个主线程。如果希望查看更多的信息，可以使用微软提供的procexp.exe(sysinternals提供)查看：
可以看到上面thread_text.exe进程所属的位置。双击进入：
这里可以看到，此线程的ID，确实是上面输出的7416; 同时也可以看到，此线程是从_mainCRTStartup运行的。点击stack按钮查看具体堆栈信息：
上面的图示具体描述了此线程运行的堆栈信息，同时也可以看到线程运行在不同模块的位置(注意: ntkr128g.exe是本机因为要识别4G内存新安装的内核，正常情况下是ntoskrnl.exe或者ntkrnlpa.exe. ). 这里也可以看到线程运行于内核状态调用的关系。
Q2： CreateThread和_beginthread到底有什么区别？为什么人们老说使用CreateThread可能导致内存泄露？
A： 从目的的角度来说，它们都是为了创建一个线程；但是具体到细节，它们又有不同：前者是系统API，这意味着它没有和通常程序会使用的C库等库绑定，后者是微软提供的c运行时函数。所以，_beginthread可能会做一些维持c库正常运行的事情，而CreateThread函数就很单纯。查看它们的源代码会很容易找到它们的区别，这里就不贴代码了。
如果已经知道它们所属的层次不同，就很容易理解为什么CreateThread创建线程可能会导致内存泄露了。
不过在win7或者2003 server等平台上，即使使用CreateThread创建子线程, 子线程中调用c库函数strtok, 依然不会发生泄露，原因在于线程退出释放Fiber Local Storage从而正确地释放了线程局部存储的数据。
如下代码：
可以看到，子线程退出线程过程中执行了_freefls函数，它的内部将释放TLS结构ptd.
当然，依然要注意：此程序链接C库的方式是静态链接，即采用/MT或者/MTd方式，而不是采用动态链接DLL的方式/MD或者/MDd的方式。因为采用动态链接C库的方式DLL初始化和退出时会自动释放TLS数据，而无法验证ExitThread是否释放TLS.
另外，正如上面之前提到的，我在win7以及windows server 2003的虚拟机上面运行程序，都符合上面的分析，即CreateThread创建线程后线程内部调用使用TLS结构的函数，比如strtok后，并不会造成内存泄露；但是，我在XP上运行此程序，就发现了内存泄露。具体就不贴图了，大家可以自行测试(最好使用while循环不断创建线程这样很明显观察到内存泄露的过程，在win7或者windows server 2003上，内存会上下浮动，但是随着线程结束释放了对应的结构，进程占用的内存始终保持在一个小波动的范围，而在xp上明显能看到内存使用迅速增加)。
不过不管一个进程泄露了多少内存，最终进程结束的时候都会释放这些内存，所以当结束后，这些内存被回收了，不用害怕你的机器运行了几次内存没了。
另外，我查了一下ntdll.dll模块中_RtlProcessFlsData函数的出处，发现它是从vista系统开始引入的，所以我猜测vista系统和上面的win7, server 2003运行情况类似，这个没有测试，如果谁正好有这个系统或虚拟机，方便测试，可以帮忙测试一下。
Q3： CreateEvent创建的事件对象和CreateMutex创建的互斥体到底有什么区别？
A： 其实event直观的感觉更倾向于同步，而mutex更倾向于互斥；但是，同步互斥本来就不是矛盾体，同步有时就意味着互斥，互斥也就意味着需要同步，很多时候它们是结合在一起使用的。对于mutex不再举例，下面对于event举个例子，保存为test_event.c：
Q4： 形如上面的例子CreateEvent创建的event在内核中到底是什么？
A： 为了更清楚地弄清楚它到底是什么，我们先查看内核源代码(wrkv1.2, nt内核源代码，windows xp, windows server 2003内核源代码)。
VOIDFASTCALLKiUnwaitThread ( IN PRKTHREAD Thread, IN LONG_PTR WaitStatus, IN KPRIORITY Increment )/*++Routine Description: This function unwaits a thread, sets the thread's wait completion status, calculates the thread's new priority, and either readies the thread for execution or adds the thread to a list of threads to be readied later.Arguments: Thread - Supplies a pointer to a dispatcher object of type thread. WaitStatus - Supplies the wait completion status. Increment - Supplies the priority increment that is to be applied to the thread's priority.Return Value: None.--*/{ // // Unlink thread from the appropriate wait queues and set the wait // completion status. // KiUnlinkThread(Thread, WaitStatus); // // Set unwait priority adjustment parameters. // ASSERT(Increment >= 0); Thread->AdjustIncrement = (SCHAR)Increment; Thread->AdjustReason = (UCHAR)AdjustUnwait; // // Ready the thread for execution. // KiReadyThread(Thread); return;}
我想我不用解释KiReadyThread的意义了。当然，对于其它同步互斥对象，比如mutex， 实现互斥的过程也是类似的，这里不一一列举了。
Q5： windows上可以使用pthread函数库吗？
A： 微软官方貌似没有发布pthread库，但是有开源代码，详情请进：http://sources.redhat.com/pthreads-win32/
作者：陈曦
日期：2012-8-16 13:05:34
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