Windows事件等待学习笔记（一）—

Windows事件等待学习笔记（一）—— 临界区&自旋锁

基础知识
演示代码
- 案例一
- 案例二
LOCK
- 单行代码原子操作
- 多行代码原子操作
临界区
- 演示代码
- 手动实现
自旋锁
- 分析 KeAcquireSpinLockAtDpcLevel
- 总结

基础知识

并发：是指多个线程在同时执行

单核（是分时执行，不是真正的同时）
多核（在某一个时刻，会同时有多个线程再执行）

同步：则是保证在并发执行的环境中各个线程可以有序的执行

演示代码

注意：如果线程中的代码只对局部变量进行访问，就不存在并发的问题；只有当访问全局变量的时候，才需要关注并发的问题

案例一

DWORD  dwVal = 0;   //全局变量线程中的代码：dwVal++;  //只有一行  安全吗?

答案：

dwVal++;   对应的汇编代码：mov  eax,[0x12345678]add eax,1               //当第一个线程执行到这里时，产生了线程切换的话//第二个线程也执行到这里时，将会出现逻辑错误mov    [0x12345678],eax

案例二

当将案例一的三行汇编代码改为一行时：

INC DWORD PTR DS:[0x12345678]        //一行汇编指令，安全吗？

答案：若当前系统为单核时，安全；但如果当前CPU为多核时，不安全（两个核有可能同时执行一行指令）
解决方案：改为LOCK INC DWORD PTR DS:[0x12345678]

LOCK

描述：在多核CPU的情况下，保证只有一个CPU能访问带有LOCK指令内存

可以带LOCK前缀的指令：

BT, BTS, BTR, BTC    (mem, reg/imm)
XCHG, XADD          (reg, mem / mem, reg)
ADD, OR, ADC, SBB   (mem, reg/imm)
AND, SUB, XOR       (mem, reg/imm)
NOT, NEG, INC, DEC  (mem)

单行代码原子操作

原子操作相关API：

InterlockedIncrement     InterlockedExchangeAdd
InterlockedDecrement        InterlockedFlushSList
InterlockedExchange         InterlockedPopEntrySList
InterlockedCompareExchange  InterlockedPushEntrySList

InterlockedIncrement 反汇编：

多行代码原子操作

关键代码A    //N行代码要求原子操作
关键代码B   //单独加LOCK可以吗?
关键代码C
.......

答案：不行，试想一下，当第一个线程执行到关键代码B，第二个线程就执行完关键代码A时，此时虽然第二个线程无法执行关键代码B，但却有可能会先执行关键代码C

解决方案：临界区

临界区

描述：一次只允许一个线程进入直到离开
实现思路：加锁（全局变量）

演示代码

DWORD dwFlag = 0;   //实现临界区的方式就是加锁//锁：全局变量  进去加一 出去减一if(dwFlag  == 0)  //进入临界区
{   dwFlag   = 1   .....................dwFlag   = 0  //离开临界区
}

问题：上述演示代码安全吗？
答案：仍不安全，当第一个线程通过if判断并进入if内部，但还未来得及执行dwFlag=1时，第二个线程也有可能通过if判断从而进入if语句内部

手动实现

进入临界区：

Lab：mov eax,1lock xadd [Flag],eaxcmp eax,0jz endLabdec [Flag]//线程等待Sleep..
endLab:ret

离开临界区

lock dec [Flag]

自旋锁

小提示：单核和多核虽然使用的是同一份内核文件，但里面的代码是有区别的

单核 ntoskrnl.exe 反汇编：

多核 ntoskrnl.exe 反汇编：

分析 KeAcquireSpinLockAtDpcLevel

多核：

单核：

总结

自旋锁只对多核有意义
(查看不同版本的KeAcquireSpinLockAtDpcLevel函数)
自旋锁与临界区、事件、互斥体一样，都是一种同步机制，都可以让当前线程处于等待状态，区别在于自旋锁不用切换线程