Джонсон Харт - Системное программирование в среде Windows

Прежде всего, мы попытаемся количественно оценить влияние объектов синхронизации на производительность, и сравним между собой объекты CRITICAL_SECTION и мьютексы. В программе statsMX.c (программа 9.1) для синхронизации доступа к специфической для каждого потока структуре данных используется мьютекс. Программа statsCS.c, листинг которой здесь не приводится, но его можно найти на Web-сайте книги, делает точно то же, но с использованием объекта CRITICAL_SECTION, тогда как в программе stats IN. с для этого привлекаются функции взаимоблокировки (interlocked functions). Наконец, в программе statsNS.с, которая также здесь не приводится, синхронизация вообще не используется; оказывается, в данном примере можно вообще обойтись без синхронизации, поскольку каждый рабочий поток обращается к собственной уникальной области памяти. Некоторые предостережения по этому поводу приведены в конце данного раздела. В реальных программах количество рабочих потоков может быть неограниченным, однако для простоты в программе 9.1 обеспечивается поддержка 64 потоков.

Описанная совокупность программ не только позволяет оценить зависимость производительности от выбора конкретного типа объекта синхронизации, но и говорит о следующих вещах:

• При тщательном проектировании программы в некоторых случаях можно вообще обойтись без использования синхронизации.

• В простейших ситуациях, например, когда требуется инкрементировать значение совместно используемой переменной, достаточно использовать функции взаимоблокировки.

• В большинстве случаев использование мьютексов обеспечивают более высокое быстродействие программы по сравнению с использованием объектов CS.

• Обычная методика заключается в определении структуры данных аргумента потока таким образом, чтобы она содержала информацию о состоянии, которая должна поддерживаться потоком, а также указатель на мьютекс или иной объект синхронизации.

/* Глава 9. statsMX.c */

/* Простая система "хозяин/рабочий", в которой каждый рабочий поток */

/* информирует главный поток о результатах своей работы для их отображения.*/

/* Версия, использующая мьютекс. */

#include "EvryThng.h"

#define DELAY_COUNT 20

/* Использование: statsMX nthread ntasks */

/* Запускается "nthread" рабочих потоков, каждой из которых поручается */

/* выполнение "ntasks" единичных рабочих заданий. Каждый поток сохраняет*/

/* информацию о выполненной работе в собственной неразделяемой ячейке */

/* массива, хранящего данные о выполненной потоком работе. */

DWORD WINAPI worker(void *);

typedef struct _THARG {

int thread_number;

HANDLE *phMutex;

unsigned int tasks_to_complete;

unsigned int *tasks_complete;

} THARG;

int _tmain(DWORD argc, LPTSTR argv[]) {

INT tstatus, nthread, ithread;

HANDLE *worker_t, hMutex;

unsigned int* task_count, tasks_per_thread;

THARG* thread_arg;

/* Создать мьютекс. */

hMutex = CreateMutex(NULL, FALSE, NULL);

nthread = _ttoi(argv[1]);

tasks_per_thread = _ttoi(argv[2]);

worker_t = malloc(nthread * sizeof(HANDLE));

task_count = calloc(nthread, sizeof(unsigned int));

thread_arg = calloc(nthread, sizeof(THARG));

for(ithread = 0; ithread < nthread; ithread++) {

/* Заполнить данными аргумент потока. */

thread_arg[ithread].thread_number = ithread;

thread_arg[ithread].tasks_to_complete = tasks_per_thread;

thread_arg[ithread].tasks_complete = &task_count[ithread];

thread_arg[ithread].phMutex = &hMutex;

worker_t[ithread] = (HANDLE)_beginthreadex (NULL, 0, worker, &thread_arg[ithread], 0, &ThId);

}

/* Ожидать завершения рабочих потоков. */

WaitForMultipleObjects(nthread, worker_t, TRUE, INFINITE);

free(worker_t);

printf("Выполнение рабочих потоков завершено\n");

for (ithread = 0; ithread < nthread; ithread++) {

_tprintf(_T("Количество заданий, выполненных потоком %5d: %6d\n"), ithread, task_count[ithread]);

}

return 0;

free(task_count);

free(thread_arg);

}

DWORD WINAPI worker(void *arg) {

THARG * thread_arg;

int ithread;

thread_arg = (THARG*)arg;

ithread = thread_arg->thread_number;

while (*thread_arg->tasks_complete < thread_arg->tasks_to_complete) {

delay_cpu(DELAY_COUNT);

WaitForSingleObject(*(thread_arg->phMutex), INFINITE);

(*thread_arg->tasks_complete)++;

ReleaseMutex(*(thread_arg->phMutex));

}

return 0;

}

Для изучения поведения различных вариантов реализации можно воспользоваться программой timep из главы 6 (программа 6.2). Тесты, которые проводились на системах, не загруженных никакими другими задачами, и состояли в выполнении 250 000 единичных рабочих заданий с использованием 1,2,4, 8, 16, 32, 64 и 128 потоков, показали следующие результаты: