线程临界区相关结构体和函数

    单进程的线程可以使用临界资源对象来解决同步互斥问题,该对象不能保证哪个线程能够获得到临界资源对象，因而该系统能公平的对待每一个线程。
    每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区（Critical Section）（临界资源是一次仅允许一个进程使用的共享资源）。每次只准许一个进程进入临界区，进入后不允许其他进程进入。不论是硬件临界资源，还是软件临界资源，多个进程必须互斥地对它进行访问。

多个进程中涉及到同一个临界资源的临界区称为相关临界区。
进程进入临界区的调度原则是：
1、如果有若干进程要求进入空闲的临界区，一次仅允许一个进程进入。
2、任何时候，处于临界区内的进程不可多于一个。如已有进程进入自己的临界区，则其它所有试图进入临界区的进程必须等待。
3、进入临界区的进程要在有限时间内退出，以便其它进程能及时进入自己的临界区。
4、如果进程不能进入自己的临界区，则应让出CPU，避免进程出现“忙等”现象。
有多个线程试图同时访问临界区，那么在有一个线程进入后其他所有试图访问此临界区的线程将被挂起，并一直持续到进入临界区的线程离开。临界区在被释放后，其他线程可以继续抢占，并以此达到用原子方式操作共享资源的目的。
临界区在使用时以CRITICAL_SECTION结构对象保护共享资源，并分别用EnterCriticalSection（）和LeaveCriticalSection（）函数去标识和释放一个临界区。所用到的CRITICAL_SECTION结构对象必须经过InitializeCriticalSection（）的初始化后才能使用，而且必须确保所有线程中的任何试图访问此共享资源的代码都处在此临界区的保护之下。否则临界区将不会起到应有的作用，共享资源依然有被破坏的可能。

查看代码在WinBase.h中可以看到如下定义：

typedef RTL_CRITICAL_SECTION CRITICAL_SECTION;

在WinNT.h中可以看到结构体RTL_CRITICAL_SECTION 的定义：

typedef struct _RTL_CRITICAL_SECTION {
PRTL_CRITICAL_SECTION_DEBUG DebugInfo;
LONG LockCount;
LONG RecursionCount;
HANDLE OwningThread;
HANDLE LockSemaphore;
ULONG_PTR SpinCount;
} RTL_CRITICAL_SECTION, *PRTL_CRITICAL_SECTION;

以下各段对每个字段进行说明:
DebugInfo 此字段包含一个指针，指向系统分配的伴随结构，该结构的类型为 RTL_CRITICAL_SECTION_DEBUG。这一结构中包含更多极有价值的信息，也定义于 WINNT.H 中。

LockCount 这是临界区中最重要的一个字段。它被初始化为数值 -1；此数值等于或大于 0 时，表示此临界区被占用。当其不等于 -1 时，OwningThread 字段（此字段被错误地定义于 WINNT.H 中 — 应当是 DWORD 而不是 HANDLE）包含了拥有此临界区的线程 ID。此字段与 (RecursionCount -1) 数值之间的差值表示有多少个其他线程在等待获得该临界区。

RecursionCount
此字段包含所有者线程已经获得该临界区的次数。如果该数值为零，下一个尝试获取该临界区的线程将会成功。

OwningThread 此字段包含当前占用此临界区的线程的线程标识符。此线程 ID 与 GetCurrentThreadId 之类的 API 所返回的 ID 相同。

LockSemaphore
此字段的命名不恰当，它实际上是一个自复位事件，而不是一个信号。它是一个内核对象句柄，用于通知操作系统：该临界区现在空闲。操作系统在一个线程第一次尝试获得该临界区，但被另一个已经拥有该临界区的线程所阻止时，自动创建这样一个句柄。应当调用 DeleteCriticalSection（它将发出一个调用该事件的 CloseHandle 调用，并在必要时释放该调试结构），否则将会发生资源泄漏。

SpinCount
仅用于多处理器系统。MSDN 文档对此字段进行如下说明：“在多处理器系统中，如果该临界区不可用，调用线程将在对与该临界区相关的信号执行等待操作之前，旋转 dwSpinCount 次。如果该临界区在旋转操作期间变为可用，该调用线程就避免了等待操作。”旋转计数可以在多处理器计算机上提供更佳性能，其原因在于在一个循环中旋转通常要快于进入内核模式等待状态。

在第一个参数中提到了RTL_CRITICAL_SECTION_DEBUG结构体，下面进行简要说明：

typedef struct _RTL_CRITICAL_SECTION_DEBUG {
WORD Type;
WORD CreatorBackTraceIndex;
struct _RTL_CRITICAL_SECTION *CriticalSection;
LIST_ENTRY ProcessLocksList;
DWORD EntryCount;
DWORD ContentionCount;
DWORD Flags;
WORD CreatorBackTraceIndexHigh;
WORD SpareWORD ;
} RTL_CRITICAL_SECTION_DEBUG, *PRTL_CRITICAL_SECTION_DEBUG, RTL_RESOURCE_DEBUG, *PRTL_RESOURCE_DEBUG;

参数说明：
Type 此字段未使用，被初始化为数值 0。

CreatorBackTraceIndex 此字段仅用于诊断情形中。在注册表项 HKLM\Software\Microsoft\Windows NT\CurrentVersion\Image File Execution Options\YourProgram 之下是 keyfield、GlobalFlag 和 StackTraceDatabaseSizeInMb 值。注意，只有在运行稍后说明的 Gflags 命令时才会显示这些值。这些注册表值的设置正确时，CreatorBackTraceIndex 字段将由堆栈跟踪中所用的一个索引值填充。

CriticalSection 指向与此结构相关的 RTL_CRITICAL_SECTION。
ProcessLocksList LIST_ENTRY 是用于表示双向链表中节点的标准 Windows 数据结构。RTL_CRITICAL_SECTION_DEBUG 包含了链表的一部分，允许向前和向后遍历该临界区。本文后面给出的实用工具说明如何使用 Flink（前向链接）和 Blink（后向链接）字段在链表中的成员之间移动。任何从事过设备驱动程序或者研究过 Windows 内核的人都会非常熟悉这一数据结构。
EntryCount/ContentionCount 这些字段在相同的时间、出于相同的原因被递增。这是那些因为不能马上获得临界区而进入等待状态的线程的数目。与 LockCount 和 RecursionCount 字段不同，这些字段永远都不会递减。

Spares 这两个字段未使用，甚至未被初始化（尽管在删除临界区结构时将这些字段进行了清零）。后面将会说明，可以用这些未被使用的字段来保存有用的诊断值。

VOID InitializeCriticalSection(LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection )
函数功能初始化一个临界资源对象。
该函数无返回值。单进程的各个线程可以使用临界资源对象来解决同步互斥问题，该对象不能保证哪个线程能够获得到临界资源对象，该系统能公平的对待每一个线程.

 多个线程操作相同的数据时，一般是需要按顺序访问的，否则会引导数据错乱，无法控制数据，变成随机变量。为解决这个问题，就需要引入互斥变量，让每个线程都按顺序地访问变量。这样就需要使用EnterCriticalSection和LeaveCriticalSection函数。

VOID EnterCriticalSection(
LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection // critical section
);
VOID LeaveCriticalSection(
LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection // critical section
);
//删除关键节对象释放由该对象使用的所有系统资源。
VOID DeleteCriticalSection(
LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection // critical section
);