Question

WinAPI / C ++中是否有轻微（因此很快）的事件？特别是，我有兴趣在事件设置时尽量减少等待事件所花费的时间（如WaitForSingleObject()）。这是一个代码示例，以进一步阐明我的意思：

#include <Windows.h>
#include <chrono>
#include <stdio.h>

int main()
{
  const int64_t nIterations = 10 * 1000 * 1000;
  HANDLE hEvent = CreateEvent(nullptr, true, true, nullptr);
  auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
  for (int64_t i = 0; i < nIterations; i++) {
    WaitForSingleObject(hEvent, INFINITE);
  }
  auto elapsed = std::chrono::high_resolution_clock::now() - start;
  double nSec = 1e-6 * std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds>(elapsed).count();
  printf("%.3lf Ops/sec\n", nIterations / nSec);
  return 0;
}

在3.85GHz Ryzen 1800X上我每秒获得7209623.405次操作，这意味着平均花费534个CPU时钟（或138.7纳秒）来检查事件是否已设置。

但是，我想在性能关键代码中使用事件，大多数时候实际设置事件，所以它只是检查特殊情况，在这种情况下，控制流转到代码这不是性能关键的（因为这种情况很少）。

我知道的WinAPI事件（使用CreateEvent创建）由于安全属性和名称而非常重要。它们用于进程间通信。也许WaitForSingleObject()是如此之慢，因为即使设置了事件，它也会从用户切换到内核模式并返回。此外，对于手动和自动重置事件，此函数的行为必须不同，并且检查事件类型也需要时间。

我知道可以使用atomic_flag实现快速用户模式互斥锁（自旋锁）。它的旋转循环可以用std::this_thread::yield()扩展，以便让其他线程在旋转时运行。

对于这个事件我不会完全等同于自旋锁，因为当事件没有设置时，它可能需要相当长的时间才能再次设置。如果每个需要事件集的线程开始旋转直到它再次设置，那将是史无前例的CPU电力浪费（尽管如果他们调用std::this_thread::yield不应该影响系统性能）

所以我宁愿喜欢一个关键部分的类比，它通常只是在用户模式下工作，当它意识到它需要等待（出于旋转）时，它会切换到内核模式并等待繁重的同步对象像互斥体一样。

UPDATE1：我发现.NET有ManualResetEventSlim，但在WinAPI / C ++中找不到等价物。

UPDATE2：因为有请求的事件使用的详细信息，所以这里是。我实现了一个可以在常规模式和维护模式之间切换的知识库。有些操作只是维护操作，有些操作只是常规操作，有些操作可以在两种模式下工作，但有些操作维护速度更快，有些操作在常规模式下更快。在启动时，每个操作都需要知道它是处于维护模式还是常规模式，因为逻辑发生了变化（或者操作完全拒绝执行）。用户可以不时要求在维护和常规模式之间切换。这很少见。当此请求到达时，旧模式中的新操作无法启动（请求执行此操作失败）并且应用程序等待旧模式中的当前操作完成，然后切换模式。因此，轻量事件是此数据结构的一部分：除了模式切换之外的操作必须很快，因此需要快速设置/重置/等待事件。

Answer 1

如果您可以放弃对Windows 7的支持，另一个答案非常好。

但是在Win7上，如果您从多个线程中多次设置/重置事件，但只需要很少睡眠，那么建议的方法就很慢。

相反，我使用由临界区保护的布尔值，条件变量唤醒/睡眠。

wait方法将进入内核，在SleepConditionVariableCS API上进行睡眠，这是预期的以及您想要的。

但是设置和重置方法将完全在用户模式下起作用：设置单个布尔变量非常快，即在99％的情况下，关键部分将实现用户模式无锁魔术。

Answer 2

从win8开始，使用WaitOnAddress的最佳解决方案（就地WaitForSingleObject，WakeByAddressAll（对{em> NotificationEvent 来说就像SetEvent一样工作） WakeByAddressSingle（像 SynchronizationEvent 一样工作）。更多阅读 - WaitOnAddress lets you create a synchronization object

实施可以是下一步：

class LightEvent 
{
    BOOLEAN _Signaled;
public:
    LightEvent(BOOLEAN Signaled)
    {
        _Signaled = Signaled;
    }

    void Reset()
    {
        _Signaled = FALSE;
    }

    void Set(BOOLEAN bWakeAll)
    {
        _Signaled = TRUE;
        (bWakeAll ? WakeByAddressAll : WakeByAddressSingle)(&_Signaled);
    }

    BOOL Wait(DWORD dwMilliseconds = INFINITE)
    {
        BOOLEAN Signaled = FALSE;

        while (!_Signaled)
        {
            if (!WaitOnAddress(&_Signaled, &Signaled, sizeof(BOOLEAN), dwMilliseconds))
            {
                return FALSE;
            }
        }
        return TRUE;
    }
};

不要忘记为链接器输入添加Synchronization.lib。

这个新api的代码非常有效，它们不会为等待（如事件）创建内部内核对象，但为此目标使用新的api ZwAlertThreadByThreadId ZwWaitForAlertByThreadId特殊设计。

在win8之前如何实现这一点？首先看起来很琐碎 - boolen varitable +事件句柄。并且必须看起来像：

void Set()
{
  SetEvent(_hEvent);
   // Sleep(1000); // simulate thread innterupted here
  _Signaled = true;
}

void Reset()
{
  _Signaled = false;
  // Sleep(1000); // simulate thread innterupted here
  ResetEvent(_hEvent);
}

void Wait(DWORD dwMilliseconds = INFINITE)
{
  if(!_Signaled) WaitForSingleObject(_hEvent);
}

但这段代码确实不正确。我们在Set（Reset）中执行2操作的问题 - 更改_Signaled和_hEvent的状态。并且无法通过原子/互锁操作从用户模式执行此操作。这意味着线程可以在这两个操作之间中断。假设并发调用Set和Reset中有2个不同的线程。在大多数情况下，操作将按下一个顺序执行，例如：

  SetEvent(_hEvent);
  _Signaled = true;
  _Signaled = false;
  ResetEvent(_hEvent);

这里一切都好。但可能和下一个订单（取消注释一个Sleep进行测试）

  SetEvent(_hEvent);
  _Signaled = false;
  ResetEvent(_hEvent);
  _Signaled = true;

结果_hEvent将处于重置状态，当_Signaled为true时。

自己实现这个原子，没有os支持也不是简单的，但是可能的。但我首先要寻找这个的用法 - 为了什么？事件就像行为这正是你需要的任务吗？

WinAPI / C ++中的轻量级事件

2 个答案: