一、问题的提出
编写一个耗时的单线程程序:
新建一个基于对话框的应用程序SingleThread,在主对话框IDD_SINGLETHREAD_DIALOG添加一个按钮,ID为IDC_SLEEP_SIX_SECOND,标题为“延时6秒”,添加按钮的响应函数,代码如下:
编译并运行应用程序,单击“延时6秒”按钮,你就会发现在这6秒期间程序就象“死机”一样,不在响应其它消息。为了更好地处理这种耗时的操作,我们有必要学习——多线程编程。
二、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。
Win32 SDK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。Visual C++ 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。
三、Win32 API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。
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。
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。该函数用于结束线程的挂起状态,执行线程。
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。
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。
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。
四、Win32 API多线程编程例程
例程1 MultiThread1 建立一个基于对话框的工程MultiThread1,在对话框IDD_MULTITHREAD1_DIALOG中加入两个按钮和一个编辑框,两个按钮的ID分别是IDC_START,IDC_STOP ,标题分别为“启动”,“停止”,IDC_STOP的属性选中Disabled;编辑框的ID为IDC_TIME ,属性选中Read-only;
在MultiThread1Dlg.h文件中添加线程函数声明:
注意,线程函数的声明应在类CMultiThread1Dlg的外部。 在类CMultiThread1Dlg内部添加protected型变量:
分别代表线程的句柄和ID。
在MultiThread1Dlg.cpp文件中添加全局变量m_bRun :
m_bRun 代表线程是否正在运行。
你要留意到全局变量 m_bRun 是使用 volatile 修饰符的,volatile 修饰符的作用是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。对于多线程引用的全局变量来说,volatile 是一个非常重要的修饰符。
关于volatile的具体解释请看:点击打开链接
编写线程函数:
01.
void
ThreadFunc()
02.
{
03.
CTime
time
;
04.
CString strTime;
05.
m_bRun=TRUE;
06.
while
(m_bRun)
07.
{
08.
time
=CTime::GetCurrentTime();
09.
strTime=
time
.Format(
"%H:%M:%S"
);
10.
::SetDlgItemText(AfxGetMainWnd()->m_hWnd,IDC_TIME,strTime);
11.
Sleep(1000);
12.
}
13.
}
该线程函数没有参数,也不返回函数值。只要m_bRun为TRUE,线程一直运行。
双击IDC_START按钮,完成该按钮的消息函数:
01.
void
CMultiThread1Dlg::OnStart()
02.
{
03.
// TODO: Add your control notification handler code here
04.
hThread=CreateThread(NULL,
05.
0,
06.
(LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadFunc,
07.
NULL,
08.
0,
09.
&ThreadID);
10.
GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(FALSE);
11.
GetDlgItem(IDC_STOP)->EnableWindow(TRUE);
12.
13.
}
双击IDC_STOP按钮,完成该按钮的消息函数:
1.
void
CMultiThread1Dlg::OnStop()
2.
{
3.
// TODO: Add your control notification handler code here
4.
m_bRun=FALSE;
5.
GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(TRUE);
6.
GetDlgItem(IDC_STOP)->EnableWindow(FALSE);
7.
}
编译并运行该例程,体会使用Win32 API编写的多线程。
例程2 MultiThread2
该线程演示了如何传送一个一个整型的参数到一个线程中,以及如何等待一个线程完成处理。
建立一个基于对话框的工程MultiThread2,在对话框IDD_MULTITHREAD2_DIALOG中加入一个编辑框和一个按钮,ID分别是IDC_COUNT,IDC_START ,按钮控件的标题为“开始”;
在MultiThread2Dlg.h文件中添加线程函数声明:
1.
void
ThreadFunc(
int
integer);
注意,线程函数的声明应在类CMultiThread2Dlg的外部。
在类CMultiThread2Dlg内部添加protected型变量:
1.
HANDLE
hThread;
2.
DWORD
ThreadID;
分别代表线程的句柄和ID。
打开ClassWizard,为编辑框IDC_COUNT添加int型变量m_nCount。 在MultiThread2Dlg.cpp文件中添加:
01.
void
ThreadFunc(
int
integer)
02.
{
03.
int
i;
04.
for
(i=0;i<integer;i++)
05.
{
06.
Beep(200,50);
07.
Sleep(1000);
08.
}
09.
}
双击IDC_START按钮,完成该按钮的消息函数:
01.
void
CMultiThread2Dlg::OnStart()
02.
{
03.
UpdateData(TRUE);
04.
int
integer=m_nCount;
05.
hThread=CreateThread(NULL,
06.
0,
07.
(LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadFunc,
08.
(
VOID
*)integer,
09.
0,
10.
&ThreadID);
11.
GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(FALSE);
12.
WaitForSingleObject(hThread,INFINITE);
13.
GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(TRUE);
14.
}
顺便说一下WaitForSingleObject函数,其函数原型为:
1.
DWORD
WaitForSingleObject(
HANDLE
hHandle,
DWORD
dwMilliseconds);
hHandle为要监视的对象(一般为同步对象,也可以是线程)的句柄;
dwMilliseconds为hHandle对象所设置的超时值,单位为毫秒;
当在某一线程中调用该函数时,线程暂时挂起,系统监视hHandle所指向的对象的状态。如果在挂起的dwMilliseconds毫秒内,线程所等待的对象变为有信号状态,则该函数立即返回;如果超时时间已经到达dwMilliseconds毫秒,但hHandle所指向的对象还没有变成有信号状态,函数照样返回。参数dwMilliseconds有两个具有特殊意义的值:0和INFINITE。若为0,则该函数立即返回;若为INFINITE,则线程一直被挂起,直到hHandle所指向的对象变为有信号状态时为止。
本例程调用该函数的作用是按下IDC_START按钮后,一直等到线程返回,再恢复IDC_START按钮正常状态。 编译运行该例程并细心体会
例程3 MultiThread3
传送一个结构体给一个线程函数也是可能的,可以通过传送一个指向结构体的指针参数来完成。 先定义一个结构体:
1.
typedef
struct
2.
{
3.
int
firstArgu,
4.
long
secondArgu,
5.
…
6.
}myType,*pMyType;
创建线程时
1.
CreateThread(NULL,0,threadFunc,pMyType,…);
在threadFunc函数内部,可以使用“强制转换”:
1.
int
intValue=((pMyType)lpvoid)->firstArgu;
2.
long
longValue=((pMyType)lpvoid)->seconddArgu;
3.
……
例程3 MultiThread3将演示如何传送一个指向结构体的指针参数。
建立一个基于对话框的工程MultiThread3,在对话框IDD_MULTITHREAD3_DIALOG中加入一个编辑框IDC_MILLISECOND,一个按钮IDC_START,标题为“开始” ,一个进度条IDC_PROGRESS1;
打开ClassWizard,为编辑框IDC_MILLISECOND添加int型变量m_nMilliSecond,为进度条IDC_PROGRESS1添加CProgressCtrl型变量m_ctrlProgress;
在MultiThread3Dlg.h文件中添加一个结构的定义:
1.
struct
threadInfo
2.
{
3.
UINT
nMilliSecond;
4.
CProgressCtrl* pctrlProgress;
5.
};
线程函数的声明:
1.
UINT
ThreadFunc(
LPVOID
lpParam);
注意,二者应在类CMultiThread3Dlg的外部。
在类CMultiThread3Dlg内部添加protected型变量:
1.
HANDLE
hThread;
2.
DWORD
ThreadID;
分别代表线程的句柄和ID。
在MultiThread3Dlg.cpp文件中进行如下操作:
定义公共变量 threadInfo Info;
双击按钮IDC_START,添加相应消息处理函数:
01.
void
CMultiThread3Dlg::OnStart()
02.
{
03.
// TODO: Add your control notification handler code here
04.
05.
UpdateData(TRUE);
06.
Info.nMilliSecond=m_nMilliSecond;
07.
Info.pctrlProgress=&m_ctrlProgress;
08.
09.
hThread=CreateThread(NULL,
10.
0,
11.
(LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadFunc,
12.
&Info,
13.
0,
14.
&ThreadID);
15.
/*
16.
GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(FALSE);
17.
WaitForSingleObject(hThread,INFINITE);
18.
GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(TRUE);
19.
*/
20.
}
在函数BOOL CMultiThread3Dlg::OnInitDialog()中添加语句:
01.
{
02.
……
03.
04.
// TODO: Add extra initialization here
05.
m_ctrlProgress.SetRange(0,99);
06.
m_nMilliSecond=10;
07.
UpdateData(FALSE);
08.
return
TRUE;
// return TRUE unless you set the focus to a control
09.
}
添加线程处理函数:UINT ThreadFunc(LPVOID lpParam)
01.
{
02.
threadInfo* pInfo=(threadInfo*)lpParam;
03.
for
(
int
i=0;i< 100;i++)
04.
{
05.
int
nTemp=pInfo->nMilliSecond;
06.
07.
pInfo->pctrlProgress->SetPos(i);
08.
09.
Sleep(nTemp);
10.
}
11.
return
0;
12.
}
顺便补充一点,如果你在void CMultiThread3Dlg::OnStart() 函数中添加/* */语句,编译运行你就会发现进度条不进行刷新,主线程也停止了反应。什么原因呢? 这是因为WaitForSingleObject函数等待子线程(ThreadFunc)结束时,导致了线程死锁。因为WaitForSingleObject函数会将主线程挂起(任何消息都得不到处理),而子线程ThreadFunc正在设置进度条,一直在等待主线程将刷新消息处理完毕返回才会检测通知事件。这样两个线程都在互相等待,死锁发生了,编程时应注意避免。
例程4 MultiThread4
该例程测试在Windows下最多可创建线程的数目。
建立一个基于对话框的工程MultiThread4,在对话框IDD_MULTITHREAD4_DIALOG中加入一个按钮IDC_TEST和一个编辑框IDC_COUNT,按钮标题为“测试” , 编辑框属性选中Read-only;
在MultiThread4Dlg.cpp文件中进行如下操作:
添加公共变量
1.
volatile
BOOL
m_bRunFlag=TRUE;
该变量表示是否还能继续创建线程。
添加线程函数:
1.
DWORD
WINAPI threadFunc(
LPVOID
threadNum)
2.
{
3.
while
(m_bRunFlag)
4.
{
5.
Sleep(3000);
6.
}
7.
return
0;
8.
}
只要 m_bRunFlag 变量为TRUE,线程一直运行。
双击按钮IDC_TEST,添加其响应消息函数:
01.
void
CMultiThread4Dlg::OnTest()
02.
{
03.
DWORD
threadID;
04.
GetDlgItem(IDC_TEST)->EnableWindow(FALSE);
05.
long
nCount=0;
06.
while
(m_bRunFlag)
07.
{
08.
if
(CreateThread(NULL,0,threadFunc,NULL,0,&threadID)==NULL)
09.
{
10.
m_bRunFlag=FALSE;
11.
break
;
12.
}
13.
else
14.
{
15.
nCount++;
16.
}
17.
}
18.
//不断创建线程,直到再不能创建为止
19.
m_nCount=nCount;
20.
UpdateData(FALSE);
21.
Sleep(5000);
22.
//延时5秒,等待所有创建的线程结束
23.
GetDlgItem(IDC_TEST)->EnableWindow(TRUE);
24.
m_bRunFlag=TRUE;
25.
}
(未完待续)
原文地址:http://www.vckbase.com/index.php/wv/1412
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