【转】如何在工作线程中创建窗口？

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原文：http://blog.pfan.cn/sword2008/29453.html

在前面我们研究了使用AFX_MANAGE_STATE(AfxGetStaticModuleState())进行DLL间的资源切换，以及工作线程中创建Windows消息循环的原理，以为就可以搞定一切类似问题了…但是请看以下代码

DWORD CTestMFCDlg::ThreadFunc(PVOID yy)

{

CAboutDlg dlg;

dlg.DoModal();

return 0;

}

void CTestMFCDlg::OnOK()

{

::CreateThread(NULL,NULL,(LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadFunc,NULL,NULL,NULL);

}

在VC++6.0上编译运行出现以下ASSERT。

void CWnd::AssertValid() const

{

……

CHandleMap* pMap = afxMapHWND();

……

CObject* p;

ASSERT((p = pMap->LookupPermanent(m_hWnd)) != NULL ||

(p = pMap->LookupTemporary(m_hWnd)) != NULL);

ASSERT((CWnd*)p == this); // must be us

MFC有一个全局的Hash表（通过afxMapHWND()获得），用于把HWND句柄与MFC的封装对象CWnd进行关联，这样就可以通过CWnd::FromHandle()等函数把CWnd对象Attach到一个已有的HWND句柄上，利用MFC的封装函数可以简化对HWND的直接操作。很显然，这里的Assert是因为CWnd对象根据自身的窗口句柄（m_hWnd）从Hash表里找到CWnd对象指针与对象的本身（this）并不相同！这说明，CWnd对象创建时注册到的Hash表与目前检索的Hash表并不是同一个。为什么会是这样的呢？

CHandleMap* PASCAL afxMapHWND(BOOL bCreate)

{

AFX_MODULE_THREAD_STATE* pState = AfxGetModuleThreadState();

if (pState->m_pmapHWND == NULL && bCreate)

{

…….

pState->m_pmapHWND = new CHandleMap(RUNTIME_CLASS(CTempWnd),offsetof(CWnd, m_hWnd));

……

}

return pState->m_pmapHWND;

看来这个Hash表跟AfxGetModuleThreadState()有关，继续

AFX_MODULE_THREAD_STATE* AFXAPI AfxGetModuleThreadState()

{

return AfxGetModuleState()->m_thread.GetData();

}

AFX_MODULE_STATE* AFXAPI AfxGetModuleState()

{

_AFX_THREAD_STATE* pState = _afxThreadState;

AFX_MODULE_STATE* pResult;

if (pState->m_pModuleState != NULL)

{

// thread state's module state serves as override

pResult = pState->m_pModuleState;

}

else

{

// otherwise, use global app state

pResult = _afxBaseModuleState.GetData();

}

ASSERT(pResult != NULL);

return pResult;

}

那么_afxThreadState是什么呢？

EXTERN_THREAD_LOCAL(_AFX_THREAD_STATE, _afxThreadState)

class _AFX_THREAD_STATE : public CNoTrackObject

{

public:

_AFX_THREAD_STATE();

virtual ~_AFX_THREAD_STATE();

// override for m_pModuleState in _AFX_APP_STATE

AFX_MODULE_STATE* m_pModuleState;

AFX_MODULE_STATE* m_pPrevModuleState;

#define THREAD_LOCAL(class_name, ident_name) /

AFX_DATADEF CThreadLocal<class_name> ident_name;

#define EXTERN_THREAD_LOCAL(class_name, ident_name) /

extern AFX_DATA THREAD_LOCAL(class_name, ident_name)

分析的结果是 extern CThreadLocal<_AFX_THREAD_STATE> _afxThreadState。

template<class TYPE>

class CThreadLocal : public CThreadLocalObject

{

AFX_INLINE TYPE* GetData()

{

TYPE* pData = (TYPE*)CThreadLocalObject::GetData(&CreateObject);

ASSERT(pData != NULL);

return pData;

}

AFX_INLINE operator TYPE*()

{ return GetData(); }

AFX_INLINE TYPE* operator->()

{ return GetData(); }

static CNoTrackObject* AFXAPI CreateObject()

{ return new TYPE; }

可以看出来了，_afxThreadState是一个全局的对象。通过该对象可以获得_AFX_THREAD_STATE对象，后者是线程相关的。CThreadLocalObject的代码不再分析，大概就是检查当前的线程私有数据，如果有则返回，否则创建新的对象（即_AFX_THREAD_STATE）。

继续看AfxGetModuleState()，大致的意思是获取与当前线程相关联的AFX_MODULE_STATE对象，如果没有则获取该进程的缺省AFX_MODULE_STATE对象。

PROCESS_LOCAL(_AFX_BASE_MODULE_STATE, _afxBaseModuleState)

class _AFX_BASE_MODULE_STATE : public AFX_MODULE_STATE

#define PROCESS_LOCAL(class_name, ident_name) /

AFX_DATADEF CProcessLocal<class_name> ident_name;

#define EXTERN_PROCESS_LOCAL(class_name, ident_name) /

extern AFX_DATA PROCESS_LOCAL(class_name, ident_name)

继续看AfxGetModuleThreadState()，在获得了AFX_MODULE_STATE对象之后，访问其m_thread成员。这又是一个线程相关的数据，可以获得AFX_MODULE_STATE在不同线程中的私有数据。

// AFX_MODULE_STATE (global data for a module)

class AFX_MODULE_STATE : public CNoTrackObject

{

// define thread local portions of module state

THREAD_LOCAL(AFX_MODULE_THREAD_STATE, m_thread)

现在简单总结一下，AfxGetModuleState()可以获得与执行线程关联的AFX_MODULE_STATE，而AfxGetModuleThreadState()可以获得与执行线程关联的AFX_MODULE_STATE与当前执行线程关联的AFX_MODULE_THREAD_STATE。看起来有点绕，再啰嗦几句。我们可以这样理解，每一个线程在执行的时候，需要以一个Module作为缺省上下文，比如查找资源的时候，默认从该Module里查找。这就是为什么我们需要在DLL的输出函数入口处进行资源切换，其实是把调用者线程的上下文设为当前代码所在的Module，从而保证资源的正确装载。另外，Module里代码需要根据不同的执行线程保存不同的全局数据（是不是为了避免访问的冲突？），于是Module还可以有自己独有的线程相关的数据。所以，AFX_MODULE_STATE可以在不同线程中使用，而AFX_MODULE_THREAD_STATE只能在特定线程中使用。

现在再来看afxMapHWND()，其返回的与工作线程关联的Module在工作线程下的Hash表。我们现在可以想象，如果工作线程关联Module的不同，或者相同关联Module下，而不是工作线程下，Hash表是完全不同的。

现在继续检查堆栈，发现是Assert来自CWnd的消息循环

int CWnd::RunModalLoop(DWORD dwFlags)

{

……

if (!AfxGetThread()->PumpMessage())

CWinThread* AFXAPI AfxGetThread()

{

// check for current thread in module thread state

AFX_MODULE_THREAD_STATE* pState = AfxGetModuleThreadState();

CWinThread* pThread = pState->m_pCurrentWinThread;

// if no CWinThread for the module, then use the global app

if (pThread == NULL)

pThread = AfxGetApp();

return pThread;

_AFXWIN_INLINE CWinApp* AFXAPI AfxGetApp()

{ return afxCurrentWinApp; }

#define afxCurrentWinApp

AfxGetModuleState()->m_pCurrentWinApp

原来是获得当前执行线程相关的Module，并获得其包含/对应的CWinThread对象，并执行其消息循环函数。现在终于明白，为什么每个支持MFC的模块都要有一个CWinApp（从CWinThread派生）的全局对象了，原来是用于消息循环的！

请注意，如果当前线程没有相关联的Module，则返回当前进程的缺省AFX_MODULE_STATE对象，具体请参见AfxGetModuleState()。

好了，让我们来看一下，在消息循环里发生了什么。

BOOL CWinThread::PumpMessage()

{

……

if (m_msgCur.message != WM_KICKIDLE && !PreTranslateMessage(&m_msgCur))

{

::TranslateMessage(&m_msgCur);

::DispatchMessage(&m_msgCur);

}

return TRUE;

BOOL CWinThread::PreTranslateMessage(MSG* pMsg)

{

……

// walk from target to main window

CWnd* pMainWnd = AfxGetMainWnd();

if (CWnd::WalkPreTranslateTree(pMainWnd->GetSafeHwnd(), pMsg))

return TRUE;

// in case of modeless dialogs, last chance route through main

// window's accelerator table

if (pMainWnd != NULL)

{

CWnd* pWnd = CWnd::FromHandle(pMsg->hwnd);

if (pWnd->GetTopLevelParent() != pMainWnd)

return pMainWnd->PreTranslateMessage(pMsg);

原来产生Assert的CWnd对象是主窗口对象，也就是CTestMFCDlg，而不是我们后面在工作线程里创建的CAboutDlg。这个问题让我们很疑惑，为什么在CAboutDlg的消息循环里会调用CTestMFCDlg对象呢？仔细看注释，原来消息循环里试图去查找所谓的主窗口（AfxGetMainWnd），并在找到后调用它的消息预处理函数（PreTranslateMessage）。

我们看看主窗口在哪里？

_AFXWIN_INLINE CWnd* AFXAPI AfxGetMainWnd()

{ CWinThread* pThread = AfxGetThread();

return pThread != NULL ? pThread->GetMainWnd() : NULL; }

CWnd* CWinThread::GetMainWnd()

{

if (m_pActiveWnd != NULL)

return m_pActiveWnd;

// probably in-place active

// when not inplace active, just return main window

if (m_pMainWnd != NULL)

return m_pMainWnd;

return CWnd::GetActiveWindow();

}

很显然是想获取当前线程关联的Module对应的CWinThread对应的主窗口/激活窗口。

因为主线程和工作线程都没有做Module的切换工作，_afxThreadState->m_pModuleState都为空，所以两个线程执行AfxGetModuleState()的结果总是返回进程缺省的AFX_MODULE_STATE对象，即_afxBaseModuleState。所以AfxGetThread()函数返回的必然是theApp对象(CTestMFCApp)，后者的m_pMainWnd成员指向的就是CTestMFCDlg对象。

在调用CTestMFCDlg的PreTranslateMessage函数的时候，其内部进行了如下检查

CFrameWnd* CWnd::GetTopLevelFrame() const

{

if (GetSafeHwnd() == NULL) // no Window attached

return NULL;

ASSERT_VALID(this);

然后进入了前面提到的CWnd::AssertValid()函数，终于导致Assert的发生。为什么呢？因为afxMapHWND()是在工作线程下运行的，而m_pMainWnd对应的CTestMFCDlg是在主线程下创建的，两者使用的Hash表是不同的。因此工作线程根据HWND查找CWnd对象时自然是找不到，于是自动创建一个新的CWnd，当然与m_pMainWnd不同啦，虽然HWND是相同的。

现在我们来想想，为什么MFC要做前面的ASSERT检查呢？为什么要求MFC对象只能在创建线程里使用而不允许跨线程使用呢？就像在ASSERT的位置的注释所言：

// Note: if either of the above asserts fire and you are

// writing a multithreaded application, it is likely that

// you have passed a C++ object from one thread to another

// and have used that object in a way that was not intended.

// (only simple inline wrapper functions should be used)

// In general, CWnd objects should be passed by HWND from

// one thread to another. The receiving thread can wrap

// the HWND with a CWnd object by using CWnd::FromHandle.

// It is dangerous to pass C++ objects from one thread to

// another, unless the objects are designed to be used in

// such a manner.

是不是为了避免资源访问冲突？比如同时操作一个对象等等，单线程总是比多线程简单很多。又或者MFC本身就使用了太多线程相关的数据，跨线程操作会导致混乱？到目前为止也还没有想清楚……

到目前为止，我们已经大概知道问题是如何出现的了，那么如何解决呢？这或许才是大多数人想要了解的。

1.使用VS2005编译运行，一切正常。

2.使用AfxBeginThread()创建线程，而不是CreateThread()。

void CTestMFCDlg::OnOK()

{

AfxBeginThread((AFX_THREADPROC)ThreadFunc,NULL);

}

因为AfxBeginThread内部会自动做一些处理，所以也没有问题。

3.另外我们还发现，如果只有一个窗口，即没有CTestMFCDlg窗口存在的情况下，CAboutDlg是可以正常显示的，因为不涉及跨线程访问MFC对象的情况。这就是为什么我们经常在非MFC的COM组件里可以多线程使用单个MFC窗口的原因。MFC并不是只能在主线程里使用，只是不能跨线程传递对象而以。

4.有没有可能使用CreateThread()创建线程，而还能在线程里显示窗口的？特别是有些代码是第三方开发的，你无法修改的时候。当然了，AfxBeginThread内部可能也是调用CreateThread这个Windows的API，既然它能，我们肯定也能，只是代码的多少而已。有没有可能像前面的文章对DLL输出函数的资源切换那么简单，就用AFX_MANAGE_STATE(AfxGetStaticModuleState())？

我们试着加上AFX_MANAGE_STATE(AfxGetStaticModuleState())，结果是

_AFXWIN_INLINE HINSTANCE AFXAPI AfxGetResourceHandle()

{ ASSERT(afxCurrentResourceHandle != NULL);

#define afxCurrentResourceHandle AfxGetModuleState()->m_hCurrentResourceHandle

原因是_afxThreadState->m_pModuleState变成了

AFX_MODULE_STATE* AFXAPI AfxGetStaticModuleState()

{

AFX_MODULE_STATE* pModuleState = &afxModuleState;

return pModuleState;

}

static _AFX_DLL_MODULE_STATE afxModuleState;

而原本AfxGetModuleState()返回的是_afxBaseModuleState，两者是不同的。现在连资源都装载不了，更别说下面的消息循环了！而前面我们已经能够装载资源了，所以添加的这句话简直是火上浇油，毫无益处！

现在我们就纳闷了，现在的情况跟以前我们遇到的显示DLL里的窗口有什么不同么？为什么之前可以这么做，而现在不可以？看起来两者完全一样嘛！仔细想一想，原来以前的情况是只有一个线程，跨越两个DLL，所以需要切换的只是ModuleState。现在是在同一个DLL/EXE里，需要跨越的是两个线程！哦，这样看来，应该要切换的是ModuleThreadState，让两个线程使用同一个ModuleThreadState。因此，需要线程的创建者把自己的ModuleThreadState传给被创建线程，并进行相关的替换--你可以查看AfxBeginThread/CWinThread的实现代码，而以下是我的简单实现。