极少共享访问下 Windows 系统资源锁定最佳实践

windows

2024-03-02 08:10:57

高效锁定 Windows 系统资源：应对极少共享访问情况

问题概况

在 C++11 中，我们面临着一个棘手的锁定时机选择问题。我们的 C++ 类管理着一系列规则，需要确保在添加或删除规则时不会进行任何检查，但由于添加和删除规则的情况极其罕见，因此在 99.9% 的检查情况下，不需要进行锁定。

潜在解决方案

有多种潜在解决方案，包括：

std::mutex： 最简单的方法，但即使在 99.9% 不需要锁定时也必须保持锁定，会造成不必要的开销。
临界区 (Critical Section)： 比 std::mutex 慢，尤其是在 Windows 8.1+ 中。
WinAPI 互斥体： Windows 系统中的原语，非常高效，适合写入操作罕见的情况。
读写锁： 允许多个线程同时读取资源，但只能允许一个线程写入资源。

推荐解决方案：WinAPI 互斥体

考虑到极少需要共享访问的情况，WinAPI 互斥体 是我们的最佳选择。互斥体在 Windows 系统中非常高效，非常适合这种场景，其中写入操作很少见。

示例实现

以下示例代码展示了如何使用 WinAPI 互斥体：

#include <Windows.h>

class RuleList {
private:
    HANDLE mutex;
    std::list<Rule> rules;

public:
    RuleList() {
        // 创建互斥体
        mutex = CreateMutex(NULL, FALSE, NULL);
    }

    ~RuleList() {
        // 释放互斥体
        CloseHandle(mutex);
    }

    void addRule(const Rule& rule) {
        // 获取互斥体锁
        WaitForSingleObject(mutex, INFINITE);

        // 添加规则
        rules.push_back(rule);

        // 释放互斥体锁
        ReleaseMutex(mutex);
    }

    void removeRule(const Rule& rule) {
        // 获取互斥体锁
        WaitForSingleObject(mutex, INFINITE);

        // 删除规则
        rules.remove(rule);

        // 释放互斥体锁
        ReleaseMutex(mutex);
    }

    bool check(const PID& pid) {
        // 无需锁定，因为规则不会在检查期间发生改变
        for (const Rule& rule : rules) {
            if (rule.appliesTo(pid)) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }
};