通过 Win32 同步对象确保单例执行
同步对象句柄：实现单例运行的另一种机制。
引言
有很多场景需要单例运行，这意味着强制只有一个程序实例在运行。传统上，有几种技术可以防止加载第二个实例。列举一些：
- 使用全局静态标志
- 检查窗口标题
- 创建文件锁
本文将探讨 Windows 平台上的另一种机制，使用同步对象，即事件、互斥体和信号量，来保证程序的单例运行。
背景
虽然互斥体/信号量/事件最初是为解决多线程程序中的竞态条件和死锁问题而构思的，但它们在 Windows 上的创建具有一个固有的属性：任何命名对象在相同条件下只能在全局命名空间中创建一次。这个全局唯一的句柄（尽管 Win32 提供了复制句柄的 API）相当于一个建议性锁。当所有观察方都遵守该锁时，它基本上可以作为第一个运行实例的明确衡量标准。
Using the Code
互斥体、信号量和事件分别有三对 CPP 和头文件。将其中一对与基类一起包含到您的项目中，您将获得程序单例运行的效果。
附带的测试套件提供了如何使用这些实用类的一个示例。
CSingleton *pSingleton = NULL;
switch( type )
{
case eMutex:
pSingleton = new CMutexSingleton(MUTEX_NAME, NULL);
if( pSingleton )
{
if( pSingleton->IsExclusiveRun() )
{
bWait = true;
printf("Running (mutex singleton)");
}
else
{
printf("another instance (mutex) is running, let's go home\n");
}
}
break;
关注点
深入讨论同步需要大量的文字。本文侧重于一个方面：同步对象的创建，然后将对象句柄引向我们感兴趣的领域：单例运行。一路上，我将尝试用通俗易懂的语言回答一些让非英语或非 C++ 母语者感到困惑的相关问题（作者承认自己也是其中之一:-))
- 什么是信号？互斥体的信号与信号量或事件的信号相同吗？
- 互斥体发出信号后会发生什么？
- 同理，这些对象的取消信号又如何？
- 我可以使用临界段来实现与互斥体/信号量/事件相同的结果吗？
在多个在线或印刷来源中，我认为 Julian Templeman 对信号和取消信号的解释最好。在他的书《Windows NT 编程入门》第 222 页，有一个表格列出了各种对象类型以及“信号”的相应含义。
已信号的互斥体意味着它不被任何进程拥有。换句话说，已信号的互斥体是可以被获取的。违反直觉？这就是它的结构方式。当信号量发出信号时，意味着它的计数大于零。普遍的说法是信号量是 n 路互斥体。换句话说，互斥体是信号量的一个特例，其计数为 1。Julian 指出了计数为 1 的信号量与互斥体之间的一个细微差别；那就是，“在 Win32 中，计数为 1 的信号量没有 WAIT_ABANDONED 返回值”。当有人稍后在计数为 1 的信号量上调用 WaitForXXXX 时，这种晦涩的行为很重要。不要指望在该信号量句柄上获得 WAIT_ABANDONED。
在这三种同步对象中，事件信号/取消信号的操作最为棘手。
通过标准的 Win32 CreateEvent 创建事件后，需要调用以下函数之一：
SetEvent()ResetEvent()PulseEvent()
由于事件可以手动或自动创建，并且其初始状态可以是已信号或未信号，让我们检查上述哪个调用用于正确设置事件。
对于自动事件：SetEvent() 和 PulseEvent 具有相同的效果，它们将事件设置为已信号，然后返回到未信号状态，唤醒单个等待线程（《Windows NT 编程入门》第 251 页）。
对于手动事件：SetEvent() 将事件设置为已信号并保持在那里；ResetEvent() 将事件设置为未信号并保持在那里；PulseEvent() 将事件设置为已信号，然后返回到未信号状态，唤醒所有等待线程（来源：同上）。
总之，如果您想创建一个事件并一直持有它，请创建一个手动事件并对其句柄调用 ResetEvent()。
取消信号具有相反的效果：取消互斥体的信号意味着它不再可用，而取消信号量的信号表示其计数已返回到 0。最后，取消事件的信号意味着它已从其先前状态中取消设置。
临界段是另一种广泛使用的同步机制。与上述三种不同，它仅仅是一个结构，而不是一个内核对象，在创建过程中可见。本文最终的目标是在每个机器的基础上实现单例运行。因此，临界段不适合在机器范围的全局命名空间中完成此任务。
历史
- 首次提交：2008 年 8 月 11 日。