Windows多线程多任务设计初步1

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［前言：］当前流行的Windows操作系统，它能同时运行几个程序(独立运行的程序又称之为进程)，对于同一个程序，它又可以分成若干个独立的执行流，我们称之为线程，线程提供了多任务处理的能力。用进程和线程的观点来研究软件是当今普遍采用的方法，进程和线程的概念的出现，对提高软件的并行性有着重要的意义。现在的应用软件无一不是多线程多任务处理，单线城的软件是不可想象的。因此掌握多线程多任务设计方法对每个程序员都是必需要掌握的。本文针对多线程技术在应用中经常遇到的问题，如线程间的通信、同步等，对它们分别进行探讨。

　　 一、 理解线程

　　 要讲解线程，不得不说一下进程，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、数据和其它系统资源组成。进程在运行时创建的资源随着进程的终止而死亡。线程的基本思想很简单，它是一个独立的执行流，是进程内部的一个独立的执行单元，相当于一个子程序，它对应Visual C++中的CwinThread类的对象。单独一个执行程序运行时，缺省的运行包含的一个主线程，主线程以函数地址的形式，如main或WinMain函数，提供程序的启动点，当主线程终止时，进程也随之终止，但根据需要，应用程序又可以分解成许多独立执行的线程，每个线程并行的运行在同一进程中。

　　 一个进程中的所有线程都在该进程的虚拟地址空间中，使用该进程的全局变量和系统资源。操作系统给每个线程分配不同的CPU时间片，在某一个时刻，CPU只执行一个时间片内的线程，多个时间片中的相应线程在CPU内轮流执行，由于每个时间片时间很短，所以对用户来说，仿佛各个线程在计算机中是并行处理的。操作系统是根据线程的优先级来安排CPU的时间，优先级高的线程优先运行，优先级低的线程则继续等待。

　　 线程被分为两种：用户界面线程和工作线程（又称为后台线程）。用户界面线程通常用来处理用户的输入并响应各种事件和消息，其实，应用程序的主执行线程CWinAPP对象就是一个用户界面线程，当应用程序启动时自动创建和启动，同样它的终止也意味着该程序的结束，进城终止。工作者线程用来执行程序的后台处理任务，比如计算、调度、对串口的读写操作等，它和用户界面线程的区别是它不用从CwinThread类派生来创建，对它来说最重要的是如何实现工作线程任务的运行控制函数。工作线程和用户界面线程启动时要调用同一个函数的不同版本；最后需要读者明白的是，一个进程中的所有线程共享它们父进程的变量，但同时每个线程可以拥有自己的变量。
　　 二、 线程的管理和操作

　　 1． 线程的启动

　　 创建一个用户界面线程，首先要从类CwinThread产生一个派生类，同时必须使用DECLARE_DYNCREATE和IMPLEMENT_DYNCREATE来声明和实现这个CwinThread派生类。

　　 第二步是根据需要重载该派生类的一些成员函数如：ExitInstance()；InitInstance()；OnIdle();PreTranslateMessage()等函数，最后启动该用户界面线程，调用AfxBeginThread()函数的一个版本：CWinThread* AfxBeginThread( CRuntimeClass* pThreadClass, int nPriority = THREAD_PRIORITY_NORMAL, UINT nStackSize = 0, DWORD dwCreateFlags = 0, LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttrs = NULL );其中第一个参数为指向定义的用户界面线程类指针变量，第二个参数为线程的优先级，第三个参数为线程所对应的堆栈大小，第四个参数为线程创建时的附加标志，缺省为正常状态，如为CREATE_SUSPENDED则线程启动后为挂起状态。

　　 对于工作线程来说，启动一个线程，首先需要编写一个希望与应用程序的其余部分并行运行的函数如Fun1()，接着定义一个指向CwinThread对象的指针变量*pThread,调用AfxBeginThread(Fun1,param,priority)函数，返回值付给pThread变量的同时一并启动该线程来执行上面的Fun1()函数，其中Fun1是线程要运行的函数的名字，也既是上面所说的控制函数的名字，param是准备传送给线程函数Fun1的任意32位值，priority则是定义该线程的优先级别，它是预定义的常数，读者可参考MSDN。

　　 2．线程的优先级

　　 以下的CwinThread类的成员函数用于线程优先级的操作：

int GetThreadPriority();
BOOL SetThradPriority()(int nPriority);

上述的二个函数分别用来获取和设置线程的优先级，这里的优先级，是相对于该线程所处的优先权层次而言的，处于同一优先权层次的线程，优先级高的线程先运行；处于不同优先权层次上的线程，谁的优先权层次高，谁先运行。至于优先级设置所需的常数，自己参考MSDN就可以了，要注意的是要想设置线程的优先级，这个线程在创建时必须具有THREAD_SET_INFORMATION访问权限。对于线程的优先权层次的设置，CwinThread类没有提供相应的函数，但是可以通过Win32 SDK函数GetPriorityClass()和SetPriorityClass()来实现。

　　 3．线程的悬挂、恢复

　　 CwinThread类中包含了应用程序悬挂和恢复它所创建的线程的函数，其中SuspendThread()用来悬挂线程，暂停线程的执行；ResumeThread()用来恢复线程的执行。如果你对一个线程连续若干次执行SuspendThread()，则需要连续执行相应次的ResumeThread()来恢复线程的运行。

　　 4．结束线程

　　 终止线程有三种途径，线程可以在自身内部调用AfxEndThread()来终止自身的运行；可以在线程的外部调用BOOL TerminateThread( HANDLE hThread, DWORD dwExitCode )来强行终止一个线程的运行，然后调用CloseHandle（）函数释放线程所占用的堆栈；第三种方法是改变全局变量，使线程的执行函数返回，则该线程终止。下面以第三种方法为例，给出部分代码：

////////////////////////////////////////////////////////////////
//////CtestView message handlers
/////Set to True to end thread
Bool bend=FALSE;//定义的全局变量，用于控制线程的运行
//The Thread Function
UINT ThreadFunction(LPVOID pParam)//线程函数
{
while(!bend)
{Beep(100,100);
Sleep(1000);
}
return 0;
}
CwinThread *pThread;
HWND hWnd;
/////////////////////////////////////////////////////////////
Void CtestView::OninitialUpdate()
{
hWnd=GetSafeHwnd();
pThread=AfxBeginThread(ThradFunction,hWnd);//启动线程
pThread->m_bAutoDelete=FALSE;//线程为手动删除
Cview::OnInitialUpdate();
}
////////////////////////////////////////////////////////////////
Void CtestView::OnDestroy()
{ bend=TRUE;//改变变量，线程结束
WaitForSingleObject(pThread->m_hThread,INFINITE);//等待线程结束
delete pThread;//删除线程
Cview::OnDestroy();
}
　　 三、 线程之间的通信

　　 通常情况下，一个次级线程要为主线程完成某种特定类型的任务，这就隐含着表示在主线程和次级线程之间需要建立一个通信的通道。一般情况下，有下面的几种方法实现这种通信任务：使用全局变量（上一节的例子其实使用的就是这种方法）、使用事件对象、使用消息。这里我们主要介绍后两种方法。