15.漫谈兼容内核之十五：Windows线程的等待和唤醒机制
Windows下多线程同步机制
多线程同步机制Critical section（临界区）用来实现“排他性占有”。
适用范围是单一进程的各线程之间。
它是：·一个局部性对象，不是一个核心对象。
·快速而有效率。
·不能够同时有一个以上的critical section被等待。
·无法侦测是否已被某个线程放弃。
MutexMutex是一个核心对象，可以在不同的线程之间实现“排他性占有”，甚至几十那些现成分属不同进程。
它是：·一个核心对象。
·如果拥有mutex的那个线程结束，则会产生一个“abandoned”错误信息。
·可以使用Wait…()等待一个mutex。
·可以具名，因此可以被其他进程开启。
·只能被拥有它的那个线程释放（released）。
SemaphoreSemaphore被用来追踪有限的资源。
它是：·一个核心对象。
·没有拥有者。
·可以具名，因此可以被其他进程开启。
·可以被任何一个线程释放（released）。
Ev ent ObjectEv ent object通常使用于overlapped I/O，或用来设计某些自定义的同步对象。
它是：·一个核心对象。
·完全在程序掌控之下。
·适用于设计新的同步对象。
· “要求苏醒”的请求并不会被储存起来，可能会遗失掉。
·可以具名，因此可以被其他进程开启。
Interlocked Variable如果Interlocked…()函数被使用于所谓的spin-lock，那么他们只是一种同步机制。
所谓spin-lock是一种busy loop，被预期在极短时间内执行，所以有最小的额外负担（overhead）。
系统核心偶尔会使用他们。
除此之外，interlocked variables主要用于引用技术。
他们：·允许对4字节的数值有些基本的同步操作，不需动用到critical section或mutex之类。
windows 条件变量虚假唤醒 原理
条件变量虚假唤醒的原理是：当线程从等待已发出信号的条件变量中醒来时，如果它等待的条件不满足，就会发生虚假唤醒。
虚假唤醒不会无缘无故发生，通常是因为在发出条件变量信号和等待线程最终运行之间，另一个线程运行并更改了条件。
例如，当一个线程从队列中获取了一个元素，此时队列变为空。
另一个线程也想从队列中获取一个元素，但此时队列为空，于是进入阻塞状态，等待条件变量。
这时，第三个线程将一个元素入队，并调用cond.notify()唤醒条件变量。
处于等待状态的第二个线程接收到唤醒信号，准备解除阻塞状态，执行接下来的任务（获取队列中的元素）。
然而，此时可能发生虚假唤醒，因为第一个线程可能在第二个线程准备获取队列锁之前执行完之前的元素操作，释放队列锁并将队列中的一个元素取走。
这样，当第二个线程获得队列锁并判断发现队列仍为空时，虚假唤醒就发生了。
15.漫谈兼容内核之十五：Windows线程的等待和唤醒机制
漫谈兼容内核之十五:
Windows 线程的等待/唤醒机制
毛德操 对于任何一个现代的操作系统，进程间通信都是不可或缺的。 共享内存区显然可以用作进程间通信的手段。 两个进程把同一组物理内存页面分别映射 到各自的用户空间，然后一个进程往里面写，另一个进程就可以读到所写入的内容。所以， 共享内存区天然就是一种进程间通信机制。 但是这又是很原始的手段， 因为这里有个读出方 如何知道共享区的内容已经被写入方改变的问题。轮询，或者定期轮询，当然也是个办法， 但是一般而言效率毕竟太低。 所以， 这里需要有个能够对通信双方的活动加以有效协调的机 制，这就是“进程间同步”机制。进程间同步本身也是一种进程间通信(因为涉及信息的交 换)，当然也是一种原始的进程间通信，但同时又是更高级的进程间通信机制的基石。 所以，在谈论通信机制之前，应该先考察一下进程间同步机制。在 Linux 中，这就是进 程的睡眠/唤醒机制，或者说阻塞/解阻塞机制，体现为信息的接收方(进程)在需要读取信息、 而发送方(进程)尚未向其发送之时就进入睡眠，到发送方向其发送信息时则加以唤醒。在 Windows 中，这个过程的原理是一样的，只是名称略有不同，称为“等待/唤醒” ，表现形式 上也有些不同。 在 Windows 中，进程间通信必须凭籍着某个已打开的“对象(Object)”才能发生(其实 Linux 中也是一样，只是没有统一到“对象”这个概念上)。我们不妨把这样的对象想像成某 类货品的仓库，信息的接受方试图向这个仓库领货。如果已经到货，那当然可以提了就走， 但要是尚未到货就只好等待，到一边歇着去(睡眠)，直至到了货才把它(唤醒)叫回来提货。 Windows 专门为此过程提供了两个系统调用，一个是 NtWaitForSingleObject()，另一个是 NtWaitForMultipleObjects()。后者是前者的推广、扩充，使得一个线程可以同时在多个对象 上等待。 于是，在 Windows 应用程序中，当一个线程需要从某个对象“提货” 、即获取信息时， 就通过系统调用 NtWaitForSingleObject()实现在目标对象上的等待，当前线程因此而被“阻 塞” 、即进入睡眠状态，直至所等待的条件得到满足时才被唤醒。 NTSTATUS STDCALL NtWaitForSingleObject(IN HANDLE ObjectHandle, IN BOOLEAN Alertable, IN PLARGE_INTEGER TimeOut OPTIONAL) { ...... PreviousMode = ExGetPreviousMode(); if(TimeOut != NULL && PreviousMode != KernelMode) { _SEH_TRY { ProbeForRead(TimeOut, sizeof(LARGE_INTEGER), sizeof(ULONG));
漫谈兼容内核之十八：Windows的LPC机制
漫谈兼容内核之十八:W indow s的LPC机制毛德操 LP C是“本地过程调用(Local Proc edure Call)”的缩写。
所谓“本地过程调用”是与“远程过程调用”即RPC相对而言的。
其实RP C是广义的，RPC可以发生在不同的主机之间，也可以发生在同一台主机上，发生在同一台主机上就是LPC。
所以在Un ix语境下就没有LP C这一说，即使发生在同一台主机上也称为R PC。
在历史上，RP C是“开放软件基金会(OSF)”设计和提出的一种用以实现“U nix分布计算环境(UnixDCE)”的标准。
实际上，微软的DCOM技术，就是建立在RP C基础上的。
Win2000的R PC可以采用TCP/IP、SP X、Net BIOS、命名管道、以及“本地”作为底层的通信手段，这“本地”就是LP C。
另一方面，Win dows是一个带有许多微内核系统特征的操作系统(尽管它的内核不是微内核)，系统中有不少“系统级”的服务进程，例如大家已经熟知的cs rss、管理用户登录的“本地安全认证服务”进程LS ASS等等，用户进程以及微软提供的系统工具软件经常需要调用由这些服务进程提供的服务，这里L PC就起着重要的作用。
LPC的基础是一种称为“端口(Port)”的进程间通信机制，类似于本地的(Un ix域的)Socke t。
这种P ort机制提供了面向报文传递(messa ge pa ssing)的进程间通信，而L PC则是建立在这个基础上的高层机制，目的是提供跨进程的过程调用。
注意这里所谓“跨进程的过程调用”不同于以前所说的“跨进程操作”。
前者是双方有约定、遵循一定规程的、有控制的服务提供，被调用者在向外提供一些什么服务、即提供哪些函数调用方面是自主的，而后者则可以是在不知不觉之间的被利用、被操纵。
windows的互锁韩束
windows的互锁韩束对于Windows操作系统的互锁功能，我理解你可能指的是Windows的互斥锁（Mutex）和自旋锁（Spinlock）。
下面我将从多个角度对这两个概念进行全面的回答。
互斥锁（Mutex）是一种同步机制，用于保护共享资源，防止多个线程同时访问和修改该资源。
互斥锁在操作系统层面上实现，提供了两个基本操作，上锁（Lock）和解锁（Unlock）。
当一个线程上锁成功后，其他线程将被阻塞，直到该线程解锁。
互斥锁的使用可以确保共享资源的互斥访问，避免了数据竞争和不一致性的问题。
在Windows操作系统中，可以使用CreateMutex函数创建互斥锁，使用WaitForSingleObject函数等待锁，使用ReleaseMutex函数释放锁。
自旋锁（Spinlock）是一种基于忙等待的同步机制，用于保护临界区，防止多个线程同时进入该区域。
自旋锁不会使线程进入阻塞状态，而是在尝试获取锁时不断循环检查锁的状态，直到成功获取锁为止。
自旋锁适用于临界区的保护时间很短的情况，因为长时间的忙等待会浪费CPU资源。
在Windows操作系统中，可以使用InitializeCriticalSection函数初始化自旋锁，使用EnterCriticalSection函数获取锁，使用LeaveCriticalSection 函数释放锁。
除了互斥锁和自旋锁，Windows操作系统还提供了其他的同步机制，如信号量（Semaphore）、事件（Event）和读写锁（Reader-Writer Lock）等，用于不同的同步需求。
总结而言，互斥锁和自旋锁是Windows操作系统中常用的互斥同步机制。
互斥锁适用于保护共享资源，确保互斥访问；自旋锁适用于保护临界区，避免多个线程同时进入。
它们在实现方式和使用场景上有所不同，开发者可以根据具体情况选择合适的同步机制来确保线程安全。
简析Windows系统的调度机制_2015011224
电子系 无51班 赵少靖 学号：**********
Windows系统的调度的粒度为线程，首先Windows为每一个线程分配调度优先级。调度根据优先级采用抢占式的调度策略，具有最高优先级的总是最先被执行。每一个线程都分配了一定的时间片，系统通过改变线程的状态来进行线程调度。
Windows系统使用32个优先级来表示线程要求执行的紧迫性，优先级用0~ 31的数字来表示。其中0优先级为内存页清零线程保留，1~ 15为可变优先级，16~ 31为实时优先级别。在应用创建线程时用户可以用形象的优先级描述来设置优先级，当创建进程时可以，可以赋予实时、高、高于一般、一般、低于一般和空闲的优先级别，当创建线程时可以在进程优先级的基础上进一步赋予尽量实时、最高、高于一般、一般、低于一般、最低和空闲的优先级别。处理器调度时参考两个优先级设置，一个是从当前线程所在进程的基准优先级，另一个是线程的优先级。一般来说，应用线程运行在可变优先级别1~ 15范围内，如果需要进入实时优先级别16~ 31范围内来运行，必须取得更高的调度优先级特权。Windows操作系统只有一个内存页清零线程具有最低的调度优先级级别0，以便系统利用空闲时间对内存页清零。
系统中同时有多个线程存在，而处理器一次只能运行一个线程。Windows通过调度数据库来为每一个优先级的线程维护一个就绪等待队列，当处理器需要调入一个线程运行的时候，系统会从调度数据库中找到一个具有最高优先级的就绪线程，并给它分配时间。如果等待队列中有线程比正在运行的线程优先级高，运行的线程就会保存它的上下文环境并进入就绪队列，高优先级的线程恢复它的上下文环境，并进入运行状态。当一个线程进入运行状态时，它就获得了一个可以运行的时间配额。时间配额用完后，调度器会查找调度数据库看是否有就绪的线程在等待，如果有就会将等待的线程运行，而将当前的线程转入等待或者就绪态，如果没有则再分配一个时间片给这个线程。
22.漫谈兼容内核之二十二：Windows线程的调度和运行
漫谈兼容内核之二十二:Windows线程的调度和运行毛德操了解Windows线程的系统空间堆栈以后，还有必要对Windows线程的调度、切换、和运行也有所了解。
当然，就兼容内核的开发而言，内核的线程调度/切换/运行机制只能有一套，而且必定是基本上沿用Linux的这套机制，而不可能在一个内核中有两套调度/运行机制。
但是对于Windows这套机制的了解对于兼容内核的开发也很重要，并且还是必须的。
举例来说，大家都知道在Windows系统中段寄存器FS在用户空间指向TEB、而在系统空间则指向KPCR，而且Windows的DDK中也公开了KPCR数据结构的定义。
这样，设备驱动模块的开发者就有可能在程序中通过段寄存器FS获取KPCR的地址，并按KPCR数据结构的定义访问其中的某些字段。
然而如果内核中并不真的有个KPCR，或者FS并不指向KPCR，那就要乱套了。
所以，为了在兼容内核中支持设备驱动界面，就得把KPCR等等揉合进去，而那些东西其实就是Windows的线程切换/运行机制的一部分。
为此，我们先要了解一下Windows内核中有关这一方面的格局，这要从x86的系统结构谈起。
所谓“Intel架构”、即x86的系统结构，其最初的设计是在二十多年以前。
当初一来是还没有“简约指令集”即RISC的概念，二来是把操作系统的设计与实现考虑得太复杂、太繁琐，因而把CPU系统结构的设计与实现也考虑得太复杂、太繁琐了。
就我们所关心的问题而言，这主要表现在两个方面。
首先，Intel在x86的系统结构中把CPU的执行权限分得很细，分成了从0环至3环共4个“环”，并让CPU运行于0环时具有最高的权限，而运行于3环时则权限最低。
但是从后来的发展看，无论是Linux还是Windows，实际上都只分系统(即内核)和用户两种状态、或称两个空间就够了，因而只使用了4个环中的两个，即0环(内核)和3环(用户)。
另一方面，Intel在“任务”(当初的“任务”相当于进程，现在则相当于线程)切换上也动了很多脑筋，其设计意图是让每个任务、即进程或线程、都有一个独立的“任务状态段”TSS，里面包含了几乎所有寄存器的映像，而通过TSS的切换来实现任务的切换，而且只要一条指令就能完成这样的切换。
windows消息循环机制
windows消息循环机制【Windows消息循环机制】Windows消息循环机制是指Windows中消息的发送、处理和接收机制。
它是Windows的核心机制，是窗口程序的基础。
Windows消息循环机制的核心是一组函数，包括GetMessage()、DispatchMessage()和PostMessage()等，它们涉及到消息的接收、传递和发送，编写Windows应用程序的时候必须使用这些函数。
首先介绍Windows消息循环机制的三个核心函数：GetMessage()：它是消息的接收函数，用于从消息队列中获取消息，该函数会将消息放到一个消息结构体中，并且在收到WM_QUIT消息时，会返回一个非零值。
PostMessage()：它是消息的发送函数，用于将消息发送到消息队列中，可以将消息发送到本进程，也可以将消息发送到其他进程。
DispatchMessage()：它是消息的处理函数，用于将收到的消息按照指定的规则进行处理，它会调用相应的消息处理函数，并传入相关参数，以便处理。
Windows消息循环主要由一个循环结构构成，该循环由GetMessage函数和DispatchMessage函数构成，具体的循环结构如下：while (GetMessage (&Msg, NULL, 0, 0) > 0){TranslateMessage(&Msg);DispatchMessage(&Msg);}上面的循环由两个函数组成，GetMessage函数会从消息队列中获取消息，并将消息放入一个消息结构体中，当获取到WM_QUIT消息时，该函数会返回一个非零值，从而跳出循环。
而DispatchMessage 函数则会根据收到的消息调用相应的消息处理函数，来处理收到的消息。
以上就是Windows消息循环机制的基本概念和实现原理，Windows消息循环机制的理解对于编写Windows应用程序非常重要，因此要掌握和理解Windows消息循环机制的原理。
线程唤醒方法
线程唤醒方法线程的唤醒方法是多线程编程中的一个重要概念，可以用来实现线程的协作与互斥。
下面是50种关于线程唤醒方法的例子，并对其进行详细描述：1. wait() 和 notify() 方法：在Java中，使用wait()方法可以使一个线程等待，而使用notify()方法可以唤醒一个等待中的线程。
这两个方法通常与synchronized关键字一起使用，实现线程的同步。
2. Condition类：在Java中，Condition类可以通过其await()和signal()方法实现线程的等待和唤醒。
3. Object类的wait()和notify()方法：在Java中，可以通过Object类的wait()和notify()方法实现线程的等待和唤醒。
4. CountDownLatch类：CountDownLatch类可以通过其countDown()和await()方法实现线程的等待和唤醒。
5. Semaphore类：Semaphore类可以通过acquire()和release()方法实现线程的等待和唤醒。
6. Lock类：在Java中，Lock类可以通过其Condition对象实现线程的等待和唤醒。
7. ManualResetEvent类：在.NET平台中，ManualResetEvent类可以通过其Set()和WaitOne()方法实现线程的等待和唤醒。
8. AutoResetEvent类：在.NET平台中，AutoResetEvent类可以通过其Set()方法实现线程的唤醒。
9. Thread类的join()方法：在Java中，可以通过Thread类的join()方法等待一个线程执行完毕。
10. Thread类的interrupt()方法：在Java中，可以通过Thread类的interrupt()方法中断一个等待中的线程。
11. BlockingQueue类：在Java中，BlockingQueue类可以通过其put()和take()方法实现线程的等待和唤醒。
C++多线程编程——线程的挂起、唤醒与终止
C++多线程编程——线程的挂起、唤醒与终止(2010-10-11 10:09:04)转载▼分类： Win32标签：杂谈在线程创建并运行后,用户可以对线程执行挂起和终止操作.所谓挂起,是指暂停线程的执行,用户可以通过气候的唤醒操作来恢复线程的执行.线程终止是指结束线程的运行.系统提供了SuspendThread,ResumeThread和TerminateThread等函数来实现线程的挂起、唤醒和停止操作。
SuspendThread该函数用于挂起线程.语法格式如下:DWORD SuspendThread(HANDLE hThread);∙hThread: 表示线程句柄∙返回值: 如果函数执行成功,返回值为之前挂起的线程次数;如果函数执行失败,返回值为0xFFFFFFFFResumeThread该函数用于煎炒线程挂起的次数,如果线程挂起的次数为0，将唤醒线程.语法格式如下: DWORD ResumeThread(HANDLE hThread);∙hThread: 表示线程句柄∙返回值: 如果函数执行成功,返回值为之前挂起的线程次数;如果函数执行失败,返回值为0xFFFFFFFFExitThread该函数用于结束当前线程.语法格式如下:VOID ExitThread(DWORD dwExitCode);∙dwExitCode: 表示线程退出代码TerminateThread该函数用于强制终止线程的执行.语法格式如下:BOOL TerminateThread(HANDLE hThread, DWORD dwExitCode);∙hThread: 表示待终止的线程句柄∙dwExitCode: 表示线程退出代码例子:线程代码:DWORD __stdcall ThreadProc(LPVOID lpParameter) { CMultiThreadDlg * pdlg = (CMultiThreadDlg *)lpParameter; pdlg->m_ProCtrl.SetRange32(0,99999); for (int i = 0; i < 99999; i++) { pdlg->m_ProCtrl.SetPos(i); } return 0; } 创建线程:void CMultiThreadDlg::OnBtCreate() { m_hThread =CreateThread(NULL,0,ThreadProc,this,0,NULL); }挂起线程:void CMultiThreadDlg::OnBtSuspend() { SuspendThread(m_hThread); }唤醒线程:void CMultiThreadDlg::OnBtResume() { ResumeThread(m_hThread); }终止线程:void CMultiThreadDlg::OnBtTerminate() { TerminateThread(m_hThread); }。
windows消息机制的工作原理
windows消息机制的工作原理Windows 消息机制是一种用于进程间通信的机制，它通过消息队列将消息发送给目标进程并进行处理。
本文将介绍Windows消息机制的工作原理。
1. 消息队列在Windows操作系统中，每个窗口都有一个与之关联的消息队列。
消息队列是一个先进先出的队列，用于存储发送给窗口的消息。
当有消息发送给窗口时，消息会被添加到消息队列的末尾。
2. 消息循环每个窗口都有一个消息循环，它负责从消息队列中取出消息并进行处理。
消息循环是一个无限循环，不断地从消息队列中取出消息并分发给窗口的回调函数进行处理。
消息循环的伪代码如下所示：```while (GetMessage(&msg, hWnd, 0, 0)){TranslateMessage(&msg);DispatchMessage(&msg);}```在每次循环中，GetMessage函数会从消息队列中取出一个消息。
TranslateMessage函数用于将消息转换为键盘消息，以便处理键盘输入。
DispatchMessage函数负责将消息分发给窗口的回调函数。
3. 消息处理窗口的回调函数（也称为窗口过程）是用于处理消息的函数。
每个窗口都有一个唯一的回调函数，当接收到消息时，回调函数会根据消息类型进行相应的处理。
根据消息的不同，回调函数可以执行一系列操作，例如绘制窗口、响应用户输入等。
4. 消息参数每个消息包含一些参数，用于指定消息的类型和详细信息。
常见的消息参数包括消息类型（例如WM_CREATE、WM_PAINT等）、消息源（例如来自哪个窗口或控件）、消息的附加参数（例如鼠标点击的位置）等。
回调函数根据这些参数来判断如何处理消息。
5. 消息处理顺序Windows消息机制采用先到先服务的原则，即先发送的消息先处理。
当消息循环从消息队列中取出消息时，会按照消息的先后顺序进行处理，确保消息的有序性。
这意味着发送给窗口的消息将按照发送的顺序被处理。
唤醒机制的原理
唤醒机制的原理唤醒机制是一种用于调度和管理操作系统中的进程和线程的技术。
它的原理是通过操作系统提供的唤醒原语（如信号量、事件等）来实现。
在操作系统中，每个进程或线程都有一个状态，包括运行态、就绪态和阻塞态。
运行态表示进程或线程正在执行中，就绪态表示进程或线程已经准备好并等待被调度执行，而阻塞态表示进程或线程由于某些原因无法继续执行而被阻塞。
当一个进程或线程进入阻塞态时，操作系统会将其从执行队列中移除，并将其状态设置为阻塞态。
当进入阻塞态的进程或线程需要被唤醒时，操作系统会调用相应的唤醒原语来通知它可以继续执行。
唤醒原语会改变进程或线程的状态，将其从阻塞态变为就绪态，并将其重新放入执行队列中。
唤醒机制的原理可以通过以下步骤来进行说明：1. 进程或线程进入阻塞态：当一个进程或线程遇到某个阻塞原语（如等待某个资源、等待某个事件等）时，它会停止执行，并将自己的状态设置为阻塞态。
在此期间，它不会占用CPU资源，不会参与调度。
2. 操作系统调用唤醒原语：当某个条件满足，进程或线程需要被唤醒时，操作系统会调用相应的唤醒原语，通常是通过向一个队列发送一个信号或事件。
3. 进程或线程状态改变：当进程或线程接收到唤醒信号或事件时，它的状态会从阻塞态改变为就绪态。
此时，它会重新参与调度，并有机会被操作系统分配到CPU资源进行执行。
4. 进程或线程重新参与调度：当进程或线程进入就绪态后，它会被放入一个就绪队列中，等待操作系统进行调度。
操作系统会按照一定的调度算法（如优先级调度、时间片轮转等）从就绪队列中选择一个进程或线程分配CPU资源。
5. 进程或线程执行：当进程或线程被分配到CPU资源后，它会开始执行，并占用CPU资源一段时间。
在执行过程中，操作系统可能会根据需要再次将其从运行态变为阻塞态，或者将其从运行态变为就绪态，以便给其他进程或线程执行的机会。
上述过程不断循环，形成了进程和线程在操作系统中的调度和管理。
唤醒机制的实现可通过操作系统提供的各种唤醒原语来完成，每种唤醒原语的具体实现方式可能有所不同，但基本原理相似。
唤醒线程的方法
唤醒线程的方法唤醒线程是多线程编程中的一个重要概念。
在多线程编程中，线程可以被休眠或者阻塞，唤醒线程就是将处于休眠或者阻塞状态的线程重新转化为就绪状态的过程，下面介绍一些常用的唤醒线程的方法。
一、使用wait和notify方法唤醒线程wait和notify方法是Java中的线程同步关键字，可以用于唤醒线程。
wait方法可以使当前线程进入等待状态，并释放对象锁；notify方法可以唤醒正在等待对象锁的线程，使其进入就绪状态。
wait和notify方法必须在同步代码块中使用，因为在同步代码块中可以使用对象锁。
示例代码：synchronized (obj) {obj.wait();}synchronized (obj) {obj.notify();}二、使用join方法唤醒线程join方法的作用是等待调用该方法的线程结束，然后才继续运行当前线程。
使用join方法可以保证调用join方法的线程会在被调用线程结束后才会被唤醒，进入就绪状态。
示例代码：Thread thread=new Thread(new MyRunnable());thread.start();thread.join();三、使用Lock和Condition唤醒线程Lock和Condition是Java中的并发包，其中Lock用于替换同步代码块，在使用Condition之前需要先获得Lock。
Condition是一种线程通信机制，可以通过await方法使线程进入等待状态，通过signal方法唤醒等待线程。
示例代码：Lock lock=new ReentrantLock();Condition condition=lock.newCondition();lock.lock();try{condition.await();}catch(Exception e){e.printStackTrace();}finally{lock.unlock();}lock.lock();try{condition.signal();}catch(Exception e){e.printStackTrace();}finally{lock.unlock();}总结：通过以上示例代码，我们了解了唤醒线程的三种常用方法，包括使用wait和notify方法、使用join方法和使用Lock和Condition实现线程唤醒。
简述内核级线程实现原理
内核级线程（Kernel-level Thread，也称为内核线程）是操作系统内核中实现的一种特殊类型的线程。
与用户级线程（User-level Thread，ULT）相比，内核级线程拥有更高的特权和更强的资源访问能力，例如直接访问处理器和内存。
此外，它们还具有更好的线程间同步和通信机制，能够更有效地利用系统资源。
以下是内核级线程实现原理的简要概述：1. 内核初始化：在操作系统启动时，内核需要初始化内核线程。
这包括分配必要的资源（如进程描述符表、线程表等），并设置线程的初始状态和优先级。
2. 创建内核线程：内核线程通常通过系统调用或其他内核接口创建。
创建过程包括分配线程所需的资源（如栈、寄存器等），设置线程的执行上下文，并将线程添加到内核的线程表中。
3. 内核调度：内核线程在操作系统调度器中进行调度。
调度器根据线程的优先级、时间片和其他因素来决定哪个线程应该获得处理器执行时间。
调度器通常使用时间片轮转调度算法或优先级调度算法。
4. 切换和同步：当内核需要调度一个内核线程时，它会从当前线程的执行上下文中切换到新线程，并保存当前线程的状态信息（如寄存器、内存状态等）。
在切换过程中，需要确保线程间的同步和数据一致性。
这通常通过使用原子操作、内存屏障和同步原语来实现。
5. 用户级线程的转换：当用户级线程需要访问内核资源或执行特权操作时，它们会被转换为内核级线程。
这种转换通常通过系统调用或特定的内核接口来完成。
转换后，用户级线程的状态会被保存到内核的线程表中，以便在需要时进行切换。
6. 资源访问和保护：内核级线程具有更高的特权和访问能力，可以更方便地访问和修改系统资源。
然而，这也可能导致安全问题和权限滥用。
因此，内核需要实施严格的资源访问控制和保护机制，以确保只有授权的内核线程能够访问特定的资源。
7. 内核通信和同步机制：内核级线程之间需要通信和同步以确保数据的一致性和避免竞态条件。
这可以通过使用特定的内核通信机制（如信号量、事件标志、屏障原语等）来实现。
线程唤醒方法 -回复
线程唤醒方法-回复线程唤醒方法是多线程编程中的一个基本概念，它用于控制线程的执行顺序，保证多个线程按照预期的顺序进行执行。
在本文中，我们将一步一步回答关于线程唤醒方法的问题，以帮助读者更好地理解和应用这一概念。
1. 什么是线程唤醒方法？线程唤醒方法是一种用于控制线程执行顺序的机制。
它通过在多个线程之间发送信号，使得某个线程能够被唤醒并继续执行。
线程唤醒方法是多线程编程中常用的一种技术，用于处理线程之间的协作和同步。
2. 为什么需要线程唤醒方法？在多线程编程中，多个线程常常需要按照一定的顺序执行，以确保程序的正确性和效率。
线程唤醒方法提供了一种机制，使得程序员能够显式地控制线程的执行顺序，避免出现并发问题和资源竞争。
3. 线程唤醒方法的基本原理是什么？线程唤醒方法的基本原理是使用线程之间的通信机制。
当一个线程需要等待某个条件满足时，它可以调用等待方法，使自己进入等待状态。
当其他线程满足了这个条件后，它可以调用唤醒方法，通知正在等待的线程恢复执行。
这种方式实现了线程之间的协作和同步。
4. 线程唤醒方法的实现方式有哪些？线程唤醒方法可以使用多种实现方式，包括使用信号量、条件变量、事件等。
其中，最常用的实现方式是使用条件变量。
条件变量可以用于多个线程之间的同步，它提供了等待和唤醒线程的方法，能够更好地控制线程的执行顺序。
5. 如何使用条件变量实现线程的等待和唤醒？使用条件变量实现线程的等待和唤醒一般包括以下几个步骤：- 创建条件变量对象。
- 在等待线程中，获取条件变量对象的锁，并调用等待方法，使线程进入等待状态。
- 在唤醒线程中，获取条件变量对象的锁，并调用唤醒方法，通知正在等待的线程恢复执行。
- 在等待线程中，接收到唤醒信号后，再次获取锁，以确保线程安全，并继续执行。
6. 线程唤醒方法如何避免死锁？死锁是多线程编程中常见的一种问题，指多个线程因相互等待对方释放资源而处于无法继续执行的状态。
线程唤醒方法可以通过一些策略来避免死锁，如尽量避免使用多个锁，确保锁的获取和释放顺序一致，以及避免长时间持有锁等。
Windows 内核(WRK)简介
Windows 内核（WRK）简介作者: Zachary.XiaoZhen来源: 博客园发布时间: 2011-01-09 11:05 阅读: 89 次原文链接全屏阅读[收藏]引子WRK 是微软于2006 年针对教育和学术界开放的Windows 内核的部分源码，WRK（Windows Research Kernel）也就是Windows 研究内核，在WRK 中不仅仅只提供了Windows 内核模块的部分代码，其还提供了编译工具，也就是通过这个编译工具，你可以将你的WRK 编译成一个EXE 文件，也就是内核可执行模块，然后你可以利用这个EXE 文件来取代操作系统本身的内核，这样的话，下次开机的时候操作系统所加载的内核就是您编译的那个EXE 了。
工具软件Intel x86 CPU；VMware 6.5；Windows Server 2003 SP1（用于测试WRK 编译结果）；Windows 7（用来编译WRK）；WRK 1.2 ；概览WRK首先我们来找到当前Windows 操作系统下的内核模块文件，所谓的内核模块文件呢，其实就可以看做是Windows 的内核，其由执行体和微内核组成，该文件名为ntoskrnl.exe ，即一个二进制模块，该文件位于：C:\Windows\System32 ；而我们的WRK 编译后所得的结果应该也是一个内核模块文件，也就是说我们编译所得的结果应该就是这个ntoskrnl.exe ，当然编译后的名称是可以不同的，默认编译所得为wrkx86.exe （这是x86 环境下的默认编译结果名称），下面来分析WRK 中目录结构：首先来看WS03SP1HALS 目录：WS03SP1HALS 代表的意思即Windows Server 2003 SP1 HALS，也就是在Windows Server 2003 SP1 下的HAL （硬件抽象层）。
在Windows 操作系统中，HAL 其实是一个独立的DLL （在这里你就可以简单的将HAL 看做一个DLL），通过HAL 可以实现隔离掉硬件的差异，也就是上层的模块无需考虑下层真实硬件之间的差异性，因为上层模块不能够直接访问硬件，而是通过HAL 来访问硬件的，所以对于硬件的差异性，在HAL 中即可以解决掉，而不需要上层模块来解决，这样做的好处是很显然的，那就是我们的上层模块都是一样的，也就是当硬件改动时不需要变，只要提供针对不同的硬件的HAL 即可以实现在不同的硬件上运转我们的上层模块。
Windows线程调度机制
Windows线程调度机制线程是程序指令可被操作系统单独执行的最小单元，一个线程被包含在进程中，多线程可以存在于同一进程并分享进程的资源诸如内存等，然而进程却不可以。
在一个单独的进程中，多线程由操作系统将时间片段化依次执行，这一过程之快以至于让用户认为多个任务的线程在同时执行，当然，线程确实可以同时进行考虑到每个进程同时执行单独的线程。
一. 线程与进程的不同线程与传统的多任务进程的操作系统不同之处在于：1.进程独立而线程作为进程的一部分2.进程比线程包括更多的状态信息，然而一个进程中的多线程共享这些信息，内存以及其他资源。
3.进程有分离的地址空间，而线程共享他们的地址空间4.进程只能通过系统提供的内部交流机制沟通5.在同一进程中线程的环境变换快于进程二. 多线程多线程是一个广泛的编程和执行模型，它允许多线程在同一进程环境，这些线程共享进程的资源，但却能够独立的执行。
线程的这一理念允许开发者对同时执行有了新的抽象。
多线程也可被应用于单独的进程以便实现在多进程的操作系统上完成平行执行的任务。
多线程使得拥有多CPU的电脑系统可以运行更快，因为程序的线程可将自己借出实现同时执行。
在这类情况下，程序需要注意避免冲突。
为了使数据被正确使用，线程需经常约定次序以便数据被以正确的顺序处理。
线程也可能需要相互的外部操作去避免共用的数据被同时修改或读取。
类似的粗心错误将导致死锁。
多线程的另一个即便是单CPU也能用得上的功能是有能力保持对外部输入保持响应。
在单线程的程序中，如果主要的执行线程在长任务中死了，整个应用就都瘫痪了。
但如果将这一任务移至一个与主线程同时执行的线程，那么这一应用就有可能对用户的输入做出反应。
另一方面，在普遍情况下，多线程并不是解决程序响应的唯一出路。
操作系统用以下一或两种方式调度线程：1.抢先多任务处理被普遍认为是最好的处理方式，它允许操作系统决定什么时候进行环境变换。
但不足是抢先多任务处理可能在不合适的时间改变环境导致优先级翻转等一些不好的结果。
唤醒原语的作用范文
唤醒原语的作用范文唤醒原语是一种在操作系统中常见的同步机制，用于线程之间的协作和同步。
在多线程编程中，可能会出现多个线程竞争资源的情况，为了避免数据竞争和死锁等问题，需要通过唤醒原语来实现线程间的同步和互斥。
唤醒原语通常包括两种操作：等待和唤醒。
等待操作会使线程阻塞，直到一些条件得到满足；唤醒操作会唤醒等待在一些条件上的线程，使其继续执行。
1.实现线程间的通信在多线程编程中，不同线程之间需要进行通信和协作，唤醒原语提供了一种机制来实现线程之间的同步。
通过等待和唤醒操作，线程可以在适当的时机进行交互，共同完成任务。
例如，在生产者-消费者模型中，生产者线程需要等待消费者线程消费完产品后才能继续生产，而消费者线程需要等待生产者线程生产产品后才能继续消费。
唤醒原语可以用来实现这种生产者-消费者之间的同步。
2.避免竞态条件和死锁在多线程编程中，可能会出现多个线程同时竞争同一个资源的情况，如果没有适当的同步机制，就会导致数据竞争和不确定的结果。
唤醒原语可以帮助线程避免竞态条件，确保资源的正确使用和共享。
此外，唤醒原语还可以帮助线程避免死锁的发生。
死锁通常发生在多个线程之间相互等待对方释放资源的情况，通过唤醒原语可以及时唤醒等待的线程，打破等待循环，避免死锁的发生。
3.实现线程的优先级调度唤醒原语还可以用来实现线程的优先级调度。
通过唤醒操作，可以按照一定的优先级顺序唤醒等待的线程，从而实现线程的优先级调度。
这有助于提高系统的性能和响应速度，保证高优先级线程的及时执行。
总的来说，唤醒原语在多线程编程中起着重要的作用。
它可以帮助线程之间实现通信和同步，避免竞态条件和死锁，实现线程的优先级调度，提高系统的性能和可靠性。
因此，在编写多线程程序时，需要充分了解唤醒原语的原理和使用方法，合理地应用在程序中，以确保线程的正常运行和数据的正确性。
唤醒原语的作用
唤醒原语的作用唤醒原语是计算机科学中的一种重要概念，其作用是确保多线程程序在并发执行时的正确性和可靠性。
本文将重点介绍唤醒原语的概念、作用以及在实际应用中的重要性。
一、唤醒原语的概念唤醒原语是一种操作系统提供的机制，用于在多线程编程中实现线程间的同步与通信。
它通常包括两个基本操作：等待（wait）和唤醒（signal）。
等待操作用于使线程进入阻塞状态，等待某个条件满足；唤醒操作用于解除线程的阻塞状态，通知其继续执行。
二、唤醒原语的作用1. 实现线程间的同步：在多线程程序中，线程之间的执行顺序是不确定的。
通过使用唤醒原语，可以确保线程按照特定的顺序执行，从而避免出现数据竞争、死锁等并发编程常见问题。
2. 实现线程间的通信：线程之间需要进行信息的传递和共享资源的访问。
唤醒原语提供了一种机制，使得线程可以按照特定的条件进行等待和唤醒，从而实现线程间的有效通信。
3. 提高程序的性能：在多线程程序中，如果线程之间没有合理的同步和通信机制，就会出现竞争条件和资源浪费的情况。
通过使用唤醒原语，可以减少线程的等待时间，提高程序的并发性和性能。
三、唤醒原语的实际应用唤醒原语在实际应用中起着重要的作用，下面以常见的生产者-消费者问题为例，介绍唤醒原语的具体应用。
生产者-消费者问题是一个经典的多线程同步问题。
在该问题中，有两类线程：生产者线程和消费者线程。
生产者线程负责生产数据，消费者线程负责消费数据。
为了保证数据的一致性和正确性，需要使用唤醒原语进行线程间的同步和通信。
在生产者-消费者问题中，生产者线程和消费者线程之间共享一个缓冲区。
当缓冲区为空时，消费者线程需要等待，直到生产者线程向缓冲区中放入数据并发出唤醒信号；当缓冲区已满时，生产者线程需要等待，直到消费者线程从缓冲区中取出数据并发出唤醒信号。
通过使用唤醒原语，可以实现生产者线程和消费者线程之间的同步和通信。
生产者线程在放入数据到缓冲区之前，使用等待操作将自己阻塞；消费者线程在取出数据之前，使用等待操作将自己阻塞。
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{ UNICODE_STRING Name; LIST_ENTRY Entry; LONG RefCount; LONG HandleCount; BOOLEAN Permanent; BOOLEAN Inherit; struct _DIRECTORY_OBJECT* Parent; POBJECT_TYPE ObjectType; PSECURITY_DESCRIPTOR SecurityDescriptor; /* * PURPOSE: Object type * NOTE: This overlaps the first member of the object body */ CSHORT Type; /* * PURPOSE: Object size * NOTE: This overlaps the second member of the object body */ CSHORT Size; } OBJECT_HEADER, *POBJECT_HEADER; 紧随在 OBJECT_HEADER 后面的才是具体对象的数据结构的正身、即 Body。所以 OBJECT_HEADER 和 Body 合在一起才构成一个对象的完整的数据结构。但是，当传递一 个对象的数据结构指针时，所传递的指针却既不是指向其正身，又不是指向其 OBJECT_HEADER ， 而 是 指 向 其 OBJECT_HEADER 结 构 中 的 字 段 Type 。 宏 定 义 HEADER_TO_BODY 说明了这一点： #define HEADER_TO_BODY(objhdr) \ (PVOID)((ULONG_PTR)objhdr + sizeof(OBJECT_HEADER) \ - sizeof(COMMON_BODY_HEADER)) 就是说，具体对象数据结构的起点是 objhdr 加上 OBJECT_HEADER 的大小、再减去 COMMON_BODY_HEADER 的大小。而 COMMON_BODY_HEADER 定义为： typedef struct { CSHORT Type; CSHORT Size; } COMMON_BODY_HEADER, *PCOMMON_BODY_HEADER; 显然这就是 OBJECT_HEADER 中的最后两个字段。那么具体对象的数据结构又是什么
/* make a copy on the stack */ SafeTimeOut = *TimeOut; TimeOut = &SafeTimeOut; } _SEH_HANDLE { Status = _SEH_GetExceptionCode(); } _SEH_END; if(!NT_SUCCESS(Status)) { return Status; } } Status = ObReferenceObjectByHandle(ObjectHandle, SYNCHRONIZE, NULL, PreviousMode, &ObjectPtr, NULL); .....ctPtr)) { DPRINT1("Waiting for object type '%wZ' is not supported\n", &BODY_TO_HEADER(ObjectPtr)->ObjectType->TypeName); Status = STATUS_HANDLE_NOT_WAITABLE; } else { Status = KeWaitForSingleObject(ObjectPtr, UserRequest, PreviousMode, Alertable, TimeOut); } ObDereferenceObject(ObjectPtr); return(Status); } 参数 ObjectHandle 和 TimeOut 的作用不言自明。另一个参数 Alertable 是个布尔量，表 示是否允许本次等待因用户空间 APC 而中断，或者说被“警醒” 。警醒与唤醒是不同的，唤 醒是因为所等待的条件得到了满足(仓库到了货)，而警醒是因为别的原因(与仓库无关)。 我们知道， Windows 的系统调用函数既可以从用户空间通过自陷指令 int 0x2e 加以调用， 也可以在内核中直接加以调用。如果是从用户空间调用，而且又有以指针形式传递的参数， 那就需要从用户空间读取这些指针所指的内容。但是，这些指针所指处的(虚存)页面是否有 映射呢？这是没有保证的。如果没有映射，那么在访问时就会发生“页面错误”异常。另一 方面，既然读不到调用参数，原定的操作也就无法继续下去了。为此，代码中把对于目标是 否可读的测试 ProbeForRead()以及参数内容的复制放在_SEH_TRY{}中，并且设置好“页面
漫谈兼容内核之十五:
Windows 线程的等待/唤醒机制
毛德操 对于任何一个现代的操作系统，进程间通信都是不可或缺的。 共享内存区显然可以用作进程间通信的手段。 两个进程把同一组物理内存页面分别映射 到各自的用户空间，然后一个进程往里面写，另一个进程就可以读到所写入的内容。所以， 共享内存区天然就是一种进程间通信机制。 但是这又是很原始的手段， 因为这里有个读出方 如何知道共享区的内容已经被写入方改变的问题。轮询，或者定期轮询，当然也是个办法， 但是一般而言效率毕竟太低。 所以， 这里需要有个能够对通信双方的活动加以有效协调的机 制，这就是“进程间同步”机制。进程间同步本身也是一种进程间通信(因为涉及信息的交 换)，当然也是一种原始的进程间通信，但同时又是更高级的进程间通信机制的基石。 所以，在谈论通信机制之前，应该先考察一下进程间同步机制。在 Linux 中，这就是进 程的睡眠/唤醒机制，或者说阻塞/解阻塞机制，体现为信息的接收方(进程)在需要读取信息、 而发送方(进程)尚未向其发送之时就进入睡眠，到发送方向其发送信息时则加以唤醒。在 Windows 中，这个过程的原理是一样的，只是名称略有不同，称为“等待/唤醒” ，表现形式 上也有些不同。 在 Windows 中，进程间通信必须凭籍着某个已打开的“对象(Object)”才能发生(其实 Linux 中也是一样，只是没有统一到“对象”这个概念上)。我们不妨把这样的对象想像成某 类货品的仓库，信息的接受方试图向这个仓库领货。如果已经到货，那当然可以提了就走， 但要是尚未到货就只好等待，到一边歇着去(睡眠)，直至到了货才把它(唤醒)叫回来提货。 Windows 专门为此过程提供了两个系统调用，一个是 NtWaitForSingleObject()，另一个是 NtWaitForMultipleObjects()。后者是前者的推广、扩充，使得一个线程可以同时在多个对象 上等待。 于是，在 Windows 应用程序中，当一个线程需要从某个对象“提货” 、即获取信息时， 就通过系统调用 NtWaitForSingleObject()实现在目标对象上的等待，当前线程因此而被“阻 塞” 、即进入睡眠状态，直至所等待的条件得到满足时才被唤醒。 NTSTATUS STDCALL NtWaitForSingleObject(IN HANDLE ObjectHandle, IN BOOLEAN Alertable, IN PLARGE_INTEGER TimeOut OPTIONAL) { ...... PreviousMode = ExGetPreviousMode(); if(TimeOut != NULL && PreviousMode != KernelMode) { _SEH_TRY { ProbeForRead(TimeOut, sizeof(LARGE_INTEGER), sizeof(ULONG));
错误” 异常处理的向量， 使得一旦发生 “页面错误” 异常就执行_SEH_HANDLE{}中的操作。 这是 Windows 的“结构化出错处理”即 SHE 机制的一部分，以后还要有专文介绍。由于篇 幅的关系，以后在系统调用的程序中就不再列出这些代码了。 NtWaitForSingleObject()中实质性的操作只有两个。一是 ObReferenceObjectByHandle()， 就是通过已打开对象的 Handle 获取指向该目标对象(数据结构)的指针。第二个操作就是 KeWaitForSingleObject()，这是下面要讲的。不过，并非对于所有的对象都可以执行这个函 数，有的对象是“可等待”的，有的对象却是“不可等待”的，所以先要通过一个函数 KiIsObjectWaitable()加以检验。这样，一言以蔽之，NtWaitForSingleObject()的作用就是对可 等待目标对象的数据结构执行 KeWaitForSingleObject()。 那么什么样的对象才是可等待的呢？看一下这个函数的代码就知道了： BOOL inline FASTCALL KiIsObjectWaitable(PVOID Object) { POBJECT_HEADER Header; Header = BODY_TO_HEADER(Object); if (Header->ObjectType == ExEventObjectType || Header->ObjectType == ExIoCompletionType || Header->ObjectType == ExMutantObjectType || Header->ObjectType == ExSemaphoreObjectType || Header->ObjectType == ExTimerType || Header->ObjectType == PsProcessType || Header->ObjectType == PsThreadType || Header->ObjectType == IoFileObjectType) { return TRUE; } else { return FALSE; } } 可见，所谓“可等待”的对象包括进程、线程、Timer、文件，以及用于进程间通信的 对象 Event、Mutant、Semaphore，还有用于设备驱动的 IoCompletion。这 IoCompletion 属于 设备驱动框架，所以 KeWaitForSingleObject()既是进程间通信的重要一环，同时也是设备驱 动框架的一个重要组成部分。 注意这里(取自 ReactOS)关于对象数据结构的处理是很容易让人摸不着头脑的，因而需 要加一些说明。首先，每个进程的“打开对象表”是由 Handle 表项构成的，是一个 HANDLE_TABLE_ENTRY 结构指针数组。 而 HANDLE_TABLE_ENTRY 数据结构中有个指 针指向另一个数据结构(而且这个指针的低位又被用于一些标志位)，可是这个数据结构并非 具体对象的数据结构，而是一个通用的 OBJECT_HEADER 数据结构： typedef struct _OBJECT_HEADER /* * PURPOSE: Header for every object managed by the object manager */