VERY GOOD多线程学习笔记

多线程学习笔记作者：byxdaz(2篇文章)日期：九月23,2009在4:05下午多线程概述进程和线程都是操作系统的概念。进程是应用程序的执行实例，每个进程是由私有的虚拟地址空间、代码、数据和其它各种系统资源组成，进程在运行过程中创建的资源随着进程的终止而被销毁，所使用的系统资源在进程终止时被释放或关闭。线程是进程内部的一个执行单元。系统创建好进程后，实际上就启动执行了该进程的主执行线程，主执行线程以函数地址形式，比如说main或WinMain函数，将程序的启动点提供给Windows系统。主执行线程终止了，进程也就随之终止。每一个进程至少有一个主执行线程，它无需由用户去主动创建，是由系统自动创建的。用户根据需要在应用程序中创建其它线程，多个线程并发地运行于同一个进程中。一个进程中的所有线程都在该进程的虚拟地址空间中，共同使用这些虚拟地址空间、全局变量和系统资源，所以线程间的通讯非常方便，多线程技术的应用也较为广泛。多线程可以实现并行处理，避免了某项任务长时间占用CPU时间。要说明的一点是，目前大多数的计算机都是单处理器（CPU）的，为了运行所有这些线程，操作系统为每个独立线程安排一些CPU时间，操作系统以轮换方式向线程提供时间片，这就给人一种假象，好象这些线程都在同时运行。由此可见，如果两个非常活跃的线程为了抢夺对CPU的控制权，在线程切换时会消耗很多的CPU资源，反而会降低系统的性能。这一点在多线程编程时应该注意。Win32SDK函数支持进行多线程的程序设计，并提供了操作系统原理中的各种同步、互斥和临界区等操作。VisualC++6.0中，使用MFC类库也实现了多线程的程序设计，使得多线程编程更加方便。Win32API对多线程编程的支持Win32提供了一系列的API函数来完成线程的创建、挂起、恢复、终结以及通信等工作。下面将选取其中的一些重要函数进行说明。1、HANDLECreateThread(LPSECURITY_ATTRIBUTESlpThreadAttributes,DWORDdwStackSize,LPTHREAD_START_ROUTINElpStartAddress,LPVOIDlpParameter,DWORDdwCreationFlags,LPDWORDlpThreadId);该函数在其调用进程的进程空间里创建一个新的线程，并返回已建线程的句柄，其中各参数说明如下：lpThreadAttributes：指向一个SECURITY_ATTRIBUTES结构的指针，该结构决定了线程的安全属性，一般置为NULL；dwStackSize：指定了线程的堆栈深度，一般都设置为0；lpStartAddress：表示新线程开始执行时代码所在函数的地址，即线程的起始地址。一般情况为(LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadFunc，ThreadFunc是线程函数名；lpParameter：指定了线程执行时传送给线程的32位参数，即线程函数的参数；dwCreationFlags：控制线程创建的附加标志，可以取两种值。如果该参数为0，线程在被创建后就会立即开始执行；如果该参数为CREATE_SUSPENDED,则系统产生线程后，该线程处于挂起状态，并不马上执行，直至函数ResumeThread被调用；lpThreadId：该参数返回所创建线程的ID；如果创建成功则返回线程的句柄，否则返回NULL。2、DWORDSuspendThread(HANDLEhThread);该函数用于挂起指定的线程，如果函数执行成功，则线程的执行被终止。3、DWORDResumeThread(HANDLEhThread);该函数用于结束线程的挂起状态，执行线程。4、VOIDExitThread(DWORDdwExitCode);该函数用于线程终结自身的执行，主要在线程的执行函数中被调用。其中参数dwExitCode用来设置线程的退出码。5、BOOLTerminateThread(HANDLEhThread,DWORDdwExitCode);一般情况下，线程运行结束之后，线程函数正常返回，但是应用程序可以调用TerminateThread强行终止某一线程的执行。各参数含义如下：hThread：将被终结的线程的句柄；dwExitCode：用于指定线程的退出码。使用TerminateThread()终止某个线程的执行是不安全的，可能会引起系统不稳定；虽然该函数立即终止线程的执行，但并不释放线程所占用的资源。因此，一般不建议使用该函数。6、BOOLGetExitCodeThread(HANDLEhThread,//handletothethreadLPDWORDlpExitCode//addresstoreceiveterminationstatus);得到终止线程状态，如果状态为STILL_ACTIVE，线程没有终止，否则线程终止。7、BOOLPostThreadMessage(DWORDidThread,UINTMsg,WPARAMwParam,LPARAMlParam);该函数将一条消息放入到指定线程的消息队列中，并且不等到消息被该线程处理时便返回。idThread：将接收消息的线程的ID；Msg：指定用来发送的消息；wParam：同消息有关的字参数；lParam：同消息有关的长参数；调用该函数时，如果即将接收消息的线程没有创建消息循环，则该函数执行失败。注：没有对应SendThreadMessage函数，因为SendMessage是不安全的，发送消息到一个窗口，自己等待，消息处理完成之后返回。如果消息始终没有处理完成返回的话，就会存在死锁问题，所以线程中没有对应SendThreadMessage之类的函数。SendMessag、PostMessage、GetMessage、PeekMessage区别SendMessag是发送消息到另一个窗口，自己等待，消息处理完成之后返回。（表面上另一个窗口消息处理是自己窗口来执行完成的，其实另一个窗口消息处理真正的执行者是SendMessag这个窗口）PostMessage是发送消息到消息队列中，自己马上返回。GetMessage消息过滤，等到有合适的消息时才返回，同时会将消息从队列中删除。PeekMessage消息过滤，查看了一下消息队列，PeekMessage可以设置最后一个参数wRemoveMsg来决定是否将消息保留在队列中。MFC对多线程编程的支持MFC中有两类线程，分别称之为工作者线程和用户界面线程。二者的主要区别在于工作者线程没有消息循环，而用户界面线程有自己的消息队列和消息循环。工作者线程没有消息机制，通常用来执行后台计算和维护任务，如冗长的计算过程，打印机的后台打印等。用户界面线程一般用于处理独立于其他线程执行之外的用户输入，响应用户及系统所产生的事件和消息等。但对于Win32的API编程而言，这两种线程是没有区别的，它们都只需线程的启动地址即可启动线程来执行任务。在MFC中，一般用全局函数AfxBeginThread()来创建并初始化一个线程的运行，该函数有两种重载形式，分别用于创建工作者线程和用户界面线程。两种重载函数原型和参数分别说明如下：(1)CWinThread*AfxBeginThread(AFX_THREADPROCpfnThreadProc,LPVOIDpParam,nPriority=THREAD_PRIORITY_NORMAL,UINTnStackSize=0,DWORDdwCreateFlags=0,LPSECURITY_ATTRIBUTESlpSecurityAttrs=NULL);PfnThreadProc:指向工作者线程的执行函数的指针，线程函数原型必须声明如下：UINTExecutingFunction(LPVOIDpParam);请注意，ExecutingFunction()应返回一个UINT类型的值，用以指明该函数结束的原因。一般情况下，返回0表明执行成功。pParam：传递给线程函数的一个32位参数，执行函数将用某种方式解释该值。它可以是数值，或是指向一个结构的指针，甚至可以被忽略；nPriority：线程的优先级。如果为0，则线程与其父线程具有相同的优先级；nStackSize:线程为自己分配堆栈的大小，其单位为字节。如果nStackSize被设为0，则线程的堆栈被设置成与父线程堆栈相同大小；dwCreateFlags：如果为0，则线程在创建后立刻开始执行。如果为CREATE_SUSPEND，则线程在创建后立刻被挂起；lpSecurityAttrs：线程的安全属性指针，一般为NULL；(2)CWinThread*AfxBeginThread(CRuntimeClass*pThreadClass,intnPriority=THREAD_PRIORITY_NORMAL,UINTnStackSize=0,DWORDdwCreateFlags=0,LPSECURITY_ATTRIBUTESlpSecurityAttrs=NULL);pThreadClass是指向CWinThread的一个导出类的运行时类对象的指针，该导出类定义了被创建的用户界面线程的启动、退出等；其它参数的意义同形式1。使用函数的这个原型生成的线程也有消息机制，在以后的例子中我们将发现同主线程的机制几乎一样。下面我们对CWinThread类的数据成员及常用函数进行简要说明。m_hThread：当前线程的句柄；m_nThreadID:当前线程的ID；m_pMainWnd：指向应用程序主窗口的指针.线程间通讯一般而言,应用程序中的一个次要线程总是为主线程执行特定的任务,这样,主线程和次要线程间必定有一个信息传递的渠道,也就是主线程和次要线程间要进行通信。这种线程间的通信不但是难以避免的，而且在多线程编程中也是复杂和频繁的，下面将进行说明。使用全局变量进行通信由于属于同一个进程的各个线程共享操作系统分配该进程的资源，故解决线程间通信最简单的一种方法是使用全局变量。对于标准类型的全局变量，我们建议使用volatile修饰符，它告诉编译器无需对该变量作任何的优化，即无需将它放到一个寄存器中，并且该值可被外部改变。如果线程间所需传递的信息较复杂，我们可以定义一个结构，通过传递指向该结构的指针进行传递信息。使用自定义消息我们可以在一个线程的执行函数中向另一个线程发送自定义的消息来达到通信的目的。一个线程向另外一个线程发送消息是通过操作系统实现的。利用Windows操作系统的消息驱动机制，当一个线程发出一条消息时，操作系统首先接收到该消息，然后把该消息转发给目标线程，接收消息的线程必须已经建立了消息循环。线程的同步虽然多线程能给我们带来好处，但是也有不少问题需要解决。例如，对于像磁盘驱动器这样独占性系统资源，由于线程可以执行进程的任何代码段，且线程的运行是由系统调度自动完成的，具有一定的不确定性，因此就有可能出现两个线程同时对磁盘驱动器进行操作，从而出现操作错误。使隶属于同一进程的各线程协调一致地工作称为线程的同步。MFC提供了多种同步对象，下面我们只介绍最常用的四种：临界区（CCriticalSection）事件（CEvent）互斥量（CMutex）信号量（CSemaphore）A、使用CCriticalSection类当多个线程访问一个独占性共享资源时,可以使用“临界区”对象。任一时刻只有一个线程可以拥有临界区对象，拥有临界区的线程可以访问被保护起来的资源或代码段，其他希望进入临界区的线程将被挂起等待，直到拥有临界区的线程放弃临界区时为止，这样就保证了不会在同一时刻出现多个线程访问共享资源。CCriticalSection类的用法非常简单，步骤如下：定义CCriticalSection类的一个全局对象（以使各个线程均能访问），如CCriticalSectioncritical_section；在访问需要保护的资源或代码之前，调用CCriticalSection类的成员Lock（）获得