系統中的所有線程都要訪問系統資源，一個線程霸占某個資源，其他需要該資源的線程就不能完成自己的任務；另外如一個線程在讀取某塊內存中的數據，而另一個線程又正在修改這塊內存的值，這同樣不是我們想要的，所以線程之間必須要有一套自己的規則，不然就凌亂了。線程之間需要通信，如A線程霸占某個B線程需要的資源X，在A占用期間，B線程只能等待，或處於掛起狀態，當A線程用完資源X后，系統會告訴線程B，資源X可以用了，或是將處於掛起狀態的線程B喚醒，然后線程B就獲得對資源X的控制權，其他想用資源X的線程就得經歷B剛才的遭遇。當多個線程同時需要某個資源時必須遵守下面兩個規則：
1：多個線程“同時”訪問資源，不能破壞資源的完整性。
2：一個線程需要通知其他線程某項任務已經完成。
原子訪問：Interlocked系列函數。多線程編程大部分情況與原子訪問有關，即一個線程在訪問某個資源時，確保沒有其他線程能訪問該資源。
增量函數InterlockedExchangeAdd結構如下：
InterlockedExchangeAdd(
unsigned long volatile *Addend,//被增量變量的地址
unsigned long Value//增量值
)
Volatile表示每次都成內存中讀取數據，而不會從高速緩存中讀取數據，如一個全局變量，在一個多線程函數中被修改，在多核CPU中，這個變量可能在多個CPU的高速緩存中都有副本，如果不用volatile修飾，那么可能會因為優化的原因，CPU不會讀內存中的數據，而是直接從高速緩存中讀取數據，在這種情況下，很可能這個值已經被修改了，這樣CPU讀取到的不是最新的數據，程序肯定會出錯，用volatile修飾后，這個變量的所有高速緩存就會失效，就不會出現這種問題。在多線程編程中volatile作用非常大，效率也最高。但他就是只能修飾單個變量，不能修飾代碼段。
InterlockedExchangeAdd執行的速度是非常快的，只需要占用幾個CPU周期。用InterlockedExchangeAdd來修改某個變量的值，好像有點大材小用了，因為用Volatile就足夠了，簡單迅速。但在實現旋轉鎖時InterlockedExchange就非常有用。旋轉鎖的代碼大致如下：
bool sourceIsUse=false; void fun() { //一直等待直到資源可用 while(InterlockedExchange(&sourceIsUse,true)==true) { Sleep(0); } //訪問資源的操作 ...... //資源用好了，打開鎖，讓其他等待的資源訪問 InterlockedExchange(&sourceIsUse,false); }
InterlockedExchange：將第一個參數的值修改成第二個參數的值，返回第一個參數原來的值。在第一個線程就來的時候，它順利的闖過了While循環，並上了鎖，導致while始終為true，后來的線程就一直在while里面打轉，當前面的線程用完之后，他就會把鎖打開，然后新來的線程就可以跳出while循環，並上鎖（在等待時一直在上鎖），開鎖獨占資源了，新來的線程又開始等待。就像大廈前門的旋轉門，一撥人進去之后，后面的人就只能在外面等，等里面的人出去之后，后面的人也就可以進去了，周而復始。
高速緩存行。當CPU從內存中讀取一個字節時，它並不是真的只讀一個字節，而是讀取一個高速緩存行，一個高速緩存行可能是32個字節、64個字節或是128個字節，它始終讀取的字節數是32的整數倍，這樣CPU就不用非常頻繁的讀取內存，從而提高程序的性能，當CPU訪問某塊內存是它會訪問這塊內存旁邊的內存的概率是非常大的，於是就一起讀了。更多關於數據對齊的信息請看我的文章《數據對齊》。
高級線程同步。剛剛簡單的說了一下旋轉鎖，現在又來說旋轉鎖的壞，旋轉鎖的問題在於等待的線程一直在執行毫無用處的該死的死循環，浪費CPU的時間，這肯定是不能容忍的，雖然曾經一度容忍過它。當一個線程需要某個資源，而這個資源被另一個線程占用時，如果這個線程等了一會兒還不能獲得這個資源，那么這個線程就應該被切換到等待狀態，讓系統充當該線程的代理，當該資源可以被使用時，系統就會將該線程喚醒，然后該線程就可以獨占該資源。而實現這一功能的就是關鍵段。
關鍵段。關鍵段是一小段代碼，在執行之前需要獨占對一些共享資源的訪問，這種方式可以讓多行代碼以原子的方式進行訪問，當有一個線程對訪問這段代碼時其他線程只能等待。使用關鍵段的步驟如下：
CRITICAL_SECTION g_cs;//構造一個CRITICAL_SECTION實例
InitializeCriticalSection(&g_cs);//初始化g_cs的成員
EnterCriticalSection(&g_cs);//進入關鍵段
LeaveCriticalSection(&g_cs);//離開關鍵段
DeleteCriticalSection(&g_cs);//清理g_cs
EnterCriticalSection會檢查結構CRITICAL_SECTION的成員變量，這些成員表示是否有線程正在訪問資源，以及哪個線程正在訪問資源，EnterCriticalSection會進行一些測試。如果沒有線程正在訪問資源，EnterCriticalSection會更新變量成員，以表示已經有線程正在訪問資源，並馬上從EnterCriticalSection返回，繼續執行關鍵段中的代碼，如果變量成員表示已經有線程正在訪問資源，那么EnterCriticalSection會使用一個事件內核對象把線程切換成等待狀態，等待狀態的線程是不會浪費CPU的時間的，系統會記住這個線程想要使用這個資源，一旦當前線程調用LeaveCriticalSection，系統會自動更新CRITICAL_SECTION的成員變量，並將等待的線程切換成可調度狀態。
LeaveCriticalSection會檢查結構CRITICAL_SECTION的成員變量並將計數器減一，如果計數器變為0，LeaveCriticalSection會更新成員變量表示現在沒有線程訪問資源，若有等待的線程，則將等待的線程切換成可調度的狀態。
當一個線程進入關鍵段時，若有線程正在訪問關鍵段，那么系統就會將新的線程切換成等待狀態，這意味着將線程從用戶模式切換成內核模式，這個切換的開銷大約是1000個CPU周期，這個開銷其實是很大的，所以在EnterCriticalSection內部使用旋轉鎖，並不是馬上將線程切換成等待狀態，而是先用旋轉鎖試探一些，看線程是否釋放了對資源的訪問，如果釋放了，新的線程就不用被切換成等待狀態了，就可以直接訪問資源了，也就是說花了旋轉鎖輪詢的時間，如果旋轉鎖輪詢了一段時間，線程還是沒有釋放資源，對不起系統就不會讓它繼續輪詢了，因為系統也不知道還要輪詢多久，畢竟輪詢一直都是在消耗CPU的時間，系統會停止輪詢，將新的線程切換成等待狀態，當前一個資源釋放對資源的訪問，系統會將新的線程切換成可調度狀態。
Silm讀/寫鎖。SRWLock的目的和關鍵段是一樣的，就是對資源的保護，不讓其他線程訪問。不同的是，它區分線程是讀線程還是寫線程。我們都是知道，一個資源可以同時被多個線程同時讀，就是不能同時讀，或是讀寫。也是是說寫必須是獨占的方式，而讀可以以共享的方式訪問。
讀寫鎖調用的函數如下，跟關鍵段差不多，我就不廢話了。
RTL_SRWLOCK lock;
InitializeSRWLock(&lock);
AcquireSRWLockExclusive(&lock);//獨占的方式訪問
ReleaseSRWLockExclusive(&lock);
AcquireSRWLockShared(&lock);//共享的方式訪問
ReleaseSRWLockShared(&lock);
作者：陳太漢
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