Учет пользователей объектов ядра

Объекты ядра принадлежат ядру, а не процессу. Иначе говоря, если Ваш процесс вызывает функцию, создающую объект ядра, а затем завершается, объект ядра может быть не разрушен. В большинстве случаев такой объект все же разрушается; но если созданный Вами объект ядра используется другим процессом, ядро запретит разрушение объекта до тех пор, пока от него не откажется и тот процесс.

Ядру известно, сколько процессов использует конкретный объект ядра, поскольку в каждом объекте есть счетчик числа его пользователей. Этот счетчик — один из элементов данных, общих для всех типов объектов ядра. В момент создания объекта счетчику присваивается 1. Когда к существующему объекту ядра обращается другой процесс, счетчик увеличивается на 1. А когда какой-то процесс завершается, счетчики всех используемых им объектов ядра автоматически уменьшаются на 1. Как только счетчик какого-либо объекта обнуляется, ядро уничтожает этот объект.

Синхронизация

Синхронизация потоков - это обобщенный термин, относящийся к процессу взаимодействия и взаимосвязи потоков. Син­хронизация потоков требует привлечения в качестве посредника самой операци­онной системы. Потоки не могут взаимодействовать друг с другом без ее участия.

В случае синхронизации потоков о каждом из этих объектов говорят, что он находится либо в свободном (signaled state), либо в занятом состоянии (nonsignaled state). Переход из одного состояния в другое осуществляется по правилам, определенным Microsoft для каждого из объектов ядра. Так, объекты ядра «процесс» сразу после создания всегда находятся в занятом состоянии. В момент завершения процесса операционная система автоматически освобождает его объект ядра "процесс", и он навсегда остается в этом состоянии.

Объект ядра «процесс» пребывает в занятом состоянии, пока выполняется сопоставленный с ним процесс, и переходит в свободное состояние, когда процесс завершается. Внутри этого объекта поддерживается булева переменная, которая при создании объекта инициализируется как FALSE («занято»). По окончании работы процесса операционная система меняет значение этой переменной на TRUE, сообщая тем самым, что объект «свободен».

Если Вы пишете код, проверяющий, выполняется ли процесс в данный момент, Вам нужно лишь вызвать функцию, которая просит операционную систему проверить значение булевой переменной, принадлежащей объекту ядра «процесс». Тут нет ни чего сложного. Вы можете также сообщить системе, чтобы та перевела Ваш поток в состояние ожидания и автоматически пробудила его при изменении значения булевой переменной с FALSE на TRUE. Тогда появляется возможность заставить поток в родительском процессе, ожидающий завершения дочернего процесса, просто заснуть до освобождения объекта ядра, идентифицирующего дочерний процесс. В дальнейшем Вы увидите, что в Windows есть ряд функций, позволяющих легко решать эту задачу.

Правила, определенные Microsoft для объекта ядра «процесс» такие же распространяются и на объекты ядра «поток». Они тоже сразу после создания находятся в занятом состоянии. Когда поток завершается, операционная система автоматически переводит объект ядра «поток» в свободное состояние Таким образом, используя те же приемы, Вы можете определить, выполняется ли в данный момент тот или иной поток. Как и объект ядра «процесс», объект ядра «поток» никогда не возвращается в занятое состояние.

Потоки могут засыпать и в таком состоянии ждать освобождения какого-либо объекта. Правила, по которым объект переходит в свободное или занятое состояние, зависят от типа этого объекта

Синхронизация с использованием объектов ядра

Многие объекты ядра, включая процесс, поток, файл, мыютекс, семафор, уве­домление об изменении файла и событие, могут находиться в одном из двух состояний - «свободно» и «занято». Вероятно, проще представлять себе эти объекты подключенными к лампочке, как на приведенном рисунке. Если свет горит, объект свободен, в обратном случае объект занят.

Например, в момент создания процесса его объект ядра находится в состоянии «занято». Когда процесс завершается, объект переходит в состояние «свободно». Аналогично выполняющиеся потоки (то есть их объекты) пребывают в состоянии «занято», но переходят в состояние «свободно», когда завершают работу. На самом деле некоторые объекты, такие как мыютекс, семафор, событие, уведомление об изменении файла, таймер ожидания, существуют исключительно для того, чтобы вырабатывать сигналы «свободно» и «занято».

Смысл всей этой «сигнализации» в том, чтобы поток мог приостанавливать свою работу до того момента, когда заданный объект перейдет в состояние «свободно». Например, поток одного процесса может временно прекратить работу до завершения другого, просто подождав, когда объект ядра этого другого процесса перейдет в состояние «свободно».

Посредством вызова функций WaitForSingleObject и WaitForMultipleObjects поток приостанавливает свое выполнение до того момента, когда заданный объект (или объекты) перейдет в состояние «свободно». Рассмотрим функции WaitForSingleObject, декларация которой выглядит так:

DWORD WaitForSingleObject(

HANDLE hHandle, // Дескриптор объекта ожидания DWORD dwMilliseconds // Время ожидания в миллисекундах

);

в Delphi:

function WaitForSingleObject(hHandle: THandle; dwMilliseconds: DWORD): DWORD; stdcall;

function WaitForSingleObject; external kernel32 name 'WaitForSingleObject';

или в VB:

Declare Function WaitForSingleObject Lib " kernel32 " _

Alias "WaitForSingleObject" ( _

ByVal hHandle As Long, _

ByVal dwMilliseconds As Long _

) As Long

Параметр hHandle является дескриптором объекта, уведомление о свободном состоянии которого требуется получить, a dwMilliseconds - это время, которое вызывающий поток готов ждать. Если dwMilliseconds равно нулю, функ­ция немедленно вернет текущий статус заданного объекта. Таким образом, можно протестировать состояние объекта. Параметру можно также присваивать значе­ние символьной константы INFINITE (= -1), в этом случае вызывающий поток будет ждать неограниченное время.

Функция WaitForSingleObject переводит вызывающий поток в состояние ожидания до того момента, когда она передаст ему свое возвращаемое значение. Ниже перечислены возможные возвращаемые значения:

• wait_object_0 - объект находится в состоянии «свободно»;

• WAIT_TIMEOUT - интервал ожидания, заданный dwMilliseconds, истек,

а нужный объект по прежнему находится в состоянии «занято»;

• WAIT_ABANDONED относится только к мьютексу и означает, что объект не

был освобожден потоком, который владел им до своего завершения;

• WAIT_FAILED - при выполнении функции произошла ошибка.