《如何編寫執行緒安全的dll>>
在我的工作中經常會編寫dll,這些dll有個共同的特點就是都有乙個初始化函式,乙個資源釋放函式,其他幾個函式都是核心功能函式。而且這些dll有時會被多個程序同時呼叫,這就牽扯到多程序的多執行緒呼叫dll的問題。有點繞口,以下我根據我實踐中遇到的問題,分四種情況分享一下我解決此類問題的經驗:
1、動態庫只有乙個匯出函式。
這種情況非常少,也是最容易處理的情況。這種情況下編寫函式時,只需要考慮不要有衝突的全域性資料就可以了。這裡的全域性資料報括了在堆中分配的資料塊和靜態全域性變數等。如果存在這樣的全域性資料,那麼程序中的不同執行緒訪問這個函式就會造成衝突。
解決辦法也很簡單,就是盡量用堆疊(stack)來解決問題。由於堆疊的所有人是執行緒,所以它必然是執行緒安全的。當然也要注意避免堆疊溢位。
我們都知道,如果要在函式再次呼叫時保留前一次呼叫的狀態,可以使用靜態變數。但如果你要保持函式的執行緒安全,那麼靜態變數是不能用的,因為靜態變數是全域性的,是屬於程序的,也就是屬於程序內線程共享的。所以如果確實需要在同一執行緒中保持函式的狀態,相當於在不同次呼叫間傳遞引數,可以考慮使用靜態全域性執行緒區域性變數,即:
__declspec( thread ) int tls_i = 1;
該變數定義就使編譯器保證了tls_i是對應於每個執行緒的,即每個執行緒都乙個tls_i的副本(copy),這樣必然就是執行緒安全的。
2、動態庫匯出了多個函式,而且多個函式間存在資料傳遞。
解決辦法是由使用者(即使用dll的人)保證這些匯出函式是在乙個執行緒中呼叫。但這樣會很大程度上限制介面的設計和使用者的使用自由度。所以最好的方法是函式只管自己的執行緒安全,不同函式傳遞資料用動態tls,執行緒區域性儲存。
這樣,只要dll中每個函式保證其區域性是執行緒安全的,函式間傳遞資料通過tls(靜態和動態),就可以實現整個dll的執行緒安全。
3、限制訪問dll中某一函式的執行緒數目。
有時候,對於dll中的某乙個函式的訪問執行緒數目是有限制的,超過了限制其他執行緒就得等一定的時間,一定的時間過後如果還不能得到執行機會,那就返回超時。這樣的設計對使用者來說是友好的,而且很實用,有的商業程式確實是按照允許使用者訪問的通道數目來計價的。
對dll中的函式做這樣的乙個封裝,一般是簡單的待用semaphore訊號量,來解決。dll初始化時呼叫createsemaphore函式對訊號量進行初始化,其原型如下:
handle createsemaphore(
lpsecurity_attributes lpsemaphoreattributes,
// pointer to security attributes
long linitialcount, // initial count
long lmaximumcount, // maximum count
lpctstr lpname // pointer to semaphore-object name
); 對於訊號量,它每waitforsingleobject一次(當然是要進入),其狀態值(乙個整數)就減1,使用完releasesemaphore其狀態值就加1,當其狀態值為0時訊號量就由有訊號變為無訊號。利用訊號量的這一特性,我們在初始化時將訊號量的初始值(第2個引數)設定為限制的執行緒訪問數目。在要限制訪問執行緒數目的函式內部,通過呼叫waitforsingleoject獲取控制權,並指定乙個等待時間(這個由配置檔案指定),根據情況超時返回,使用完releasesemaphore釋放對占用,讓其他執行緒可以呼叫這個函式。
4、多程序情況下的多執行緒安全dll。
前面3講了有時候需要對某一函式的訪問執行緒進行限制,而我們知道,dll是可以被多個進行載入並呼叫的。那就是說如果我們只對乙個程序進行了限制,那麼在多程序呼叫的情況下,這樣的限制被輕易攻破。
我們都知道,semaphore訊號量屬於核心物件,也就是說其可以被多程序共享訪問,也就說,如果我們給乙個semaphore指定了乙個名字,在另乙個程序中,我們只要呼叫opensemaphore函式用同一名字開啟訊號量就可以訪問了。這樣問題就解決了?
現實情況是,多程序情況下,一般不是簡單的多程序共享乙個semaphore就可以了。多程序間需要互通很多資訊。一般的解決辦法是,採用共享資料段。
#pragma data_seg("share")
int share_data;
#pragma data_seg()
#pragma comment(linker,"/section:share, rws")
通過pragam編譯器指令生成了乙個名叫share的共享資料段,這樣對於變數share_data就可以多程序共享的了。如果要多程序間交換資料,只要在data_seg中新增資料定義即可。
在實踐過程中還會有一些細節問題,但基本解決方案就在這裡,只要把以上四種情況融會貫通、活學活用.
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在主線程中慎用waitforsingleobject (waitformultipleobjects)
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