Posted on 2008-10-20 10:09
RichardHe 閱讀(993)
評(píng)論(0) 編輯 收藏 引用 所屬分類:
[再轉(zhuǎn)]
一、 什么是進(jìn)程?什么是線程?
進(jìn)程是一大堆系統(tǒng)對(duì)象擁有權(quán)的集合。如進(jìn)程擁有內(nèi)存上下
文,文件句柄,可以派生出很多線程,也可以擁有很多DLL模塊。在windows系統(tǒng)中,進(jìn)程并不完成實(shí)質(zhì)的工作,只是提供一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的運(yùn)行環(huán)境,線程
才是完成實(shí)際工作的載體。線程從屬于進(jìn)程,共享進(jìn)程所擁有的系統(tǒng)對(duì)象。線程是操作系統(tǒng)調(diào)度的單位。實(shí)質(zhì)上,線程就是一段可執(zhí)行代碼。
采用多進(jìn)程的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn):
優(yōu)點(diǎn):運(yùn)行環(huán)境相對(duì)獨(dú)立,某一進(jìn)程的崩潰一般不會(huì)影響到其它進(jìn)程的執(zhí)行。
缺點(diǎn):
耗時(shí)耗資源:?jiǎn)?dòng)一個(gè)進(jìn)程需要申請(qǐng)大量的系統(tǒng)資源,其中包括虛擬內(nèi)存、文件句柄以及加載各種必要的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù);線程則不需要以上動(dòng)作,因?yàn)樗蚕磉M(jìn)程中的所有資源。
“系統(tǒng)準(zhǔn)備一個(gè)進(jìn)程環(huán)境可能需要好幾M的空間”
通
信復(fù)雜:進(jìn)程的地址空間獨(dú)立,進(jìn)程A的地址X,在進(jìn)程B中可能是無意義的,這樣,當(dāng)進(jìn)程間需要共享數(shù)據(jù)時(shí),就需要特殊的機(jī)制來完成這些工作。線程則在同一
地址空間,數(shù)據(jù)共享方便快捷。“線程是一個(gè)物美價(jià)廉的選擇,在一個(gè)Windows上擁有500個(gè)線程是一件很輕易的事情,但是500個(gè)進(jìn)程將是難以想象的
”。
二、 為什么需要多線程(解釋何時(shí)考慮使用線程)
從用戶的角度考慮,就是為了得到更好的系統(tǒng)服務(wù);從程序自身的角度考慮,就是使目標(biāo)任務(wù)能夠盡可能快的完成,更有效的利用系統(tǒng)資源。綜合考慮,一般以下場(chǎng)合需要使用多線程:
1、 程序包含復(fù)雜的計(jì)算任務(wù)時(shí)
主要是利用多線程獲取更多的CPU時(shí)間(資源)。
2、 處理速度較慢的外圍設(shè)備
比如:打印時(shí)。再比如網(wǎng)絡(luò)程序,涉及數(shù)據(jù)包的收發(fā),時(shí)間因素不定。使用獨(dú)立的線程處理這些任務(wù),可使程序無需專門等待結(jié)果。
3、 程序設(shè)計(jì)自身的需要
WINDOWS系統(tǒng)是基于消息循環(huán)的搶占式多任務(wù)系統(tǒng),為使消息循環(huán)系統(tǒng)不至于阻塞,程序需要多個(gè)線程的來共同完成某些任務(wù)。
三、 使用多線程可能出現(xiàn)的問題(列舉問題)
事
實(shí)上,單純的使用線程不會(huì)產(chǎn)生任何問題,其啟動(dòng)、運(yùn)行和結(jié)束都是非常簡(jiǎn)單的事情。在Win32環(huán)境下,啟動(dòng):CreateThread,運(yùn)行就是函數(shù)執(zhí)行
的過程,中止就是函數(shù)返回的過程或者調(diào)用ExitThread。但是由于下列原因可能會(huì)使在使用線程的過程中帶來一系列問題:
1、 版本問題
多
任務(wù)的概念是隨著實(shí)際需求的提出而產(chǎn)生,最初的程序設(shè)計(jì)者并沒有考慮到代碼需要在多線程環(huán)境下運(yùn)行,在多線程環(huán)境下使用這些代碼無疑將產(chǎn)生訪問沖突。最典
型的例子就是C runtime library。最早的C runtime
library產(chǎn)生于20世紀(jì)70年代,當(dāng)時(shí)連多任務(wù)都是一個(gè)新奇的概念,更別說什么多線程了,該版本的庫(kù)中使用了大量全局變量和靜態(tài)變量(產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)條件
的根源,對(duì)局部變量無此要求,因?yàn)榫植孔兞慷际褂脳#總€(gè)線程都有自己的棧空間,另外在啟動(dòng)線程時(shí),給線程函數(shù)的參數(shù)應(yīng)該是盡量使用值,而非指針或引用,
這樣可以避免因此帶來的沖突問題),如在該庫(kù)中統(tǒng)一使用一個(gè)errno變量來表明程序的錯(cuò)誤碼,如果在多線程中使用該庫(kù),并且都需要設(shè)置錯(cuò)誤碼時(shí),此時(shí)即
產(chǎn)生了一個(gè)沖突。
VC為防止以上問題,提供了另外一個(gè)線程安全的C runtime
library,因此在寫多線程程序時(shí),需要注意所連接庫(kù)的版本是否正確(該過程一般由應(yīng)用程序向?qū)瓿桑虼似綍r(shí)編程并無此問題)。與此有關(guān)的還有一些
其它版本:?jiǎn)尉€程版、多線程版調(diào)試版和多線程發(fā)行版。
2、 線程間共享資源時(shí)形成競(jìng)爭(zhēng)條件(race condition)
一般而
言,線程并不是單獨(dú)行動(dòng),通常是多個(gè)線程分工協(xié)作,完成一個(gè)大任務(wù)中的不同小任務(wù),此時(shí),這些線程之間就需要共同操作一些資源,比較典型的例子是多個(gè)線程
進(jìn)行文件操作或屏幕打印的情況:線程A在寫文件進(jìn)行了一半時(shí),發(fā)生了context
switch,另外一個(gè)線程B繼續(xù)進(jìn)行寫文件操作,此時(shí)文件的內(nèi)容將會(huì)凌亂不堪。甚至造成異常錯(cuò)誤。典型的例子是,三個(gè)線程,線程A在堆中申請(qǐng)了一塊內(nèi)存
并填入了一個(gè)值,線程B讀取了該值后將該內(nèi)存釋放,如果線程C還要對(duì)該內(nèi)存操作時(shí),將導(dǎo)致異常。
3、 線程間的通信問題
線程協(xié)作完
成某一任務(wù)時(shí),有時(shí)還需要通信以控制任務(wù)的執(zhí)行步驟,典型的例子就是讀寫者線程:寫線程在對(duì)某內(nèi)存區(qū)域?qū)懲陻?shù)據(jù)后,需要通知讀線程來取,讀完之后又需要通
知寫線程可以繼續(xù)往里寫入數(shù)據(jù)。更為廣泛的例子是:某線程需要等待某一事件發(fā)生,以決定是否繼續(xù)工作。此時(shí),如果沒有正確控制線程的執(zhí)行過程,將導(dǎo)致不可
預(yù)料的錯(cuò)誤發(fā)生。
4、 由于不規(guī)范的使用線程導(dǎo)致系統(tǒng)效率下降
進(jìn)程中包含了一個(gè)以上的線程,這些線程可能會(huì)動(dòng)態(tài)的申請(qǐng)某些資源,如
某些數(shù)據(jù)庫(kù)線程可能會(huì)動(dòng)態(tài)加載數(shù)據(jù)庫(kù)方面的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù),但是在該線程結(jié)束時(shí),并沒有及時(shí)釋放該動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)即被其他線程強(qiáng)行終止,于是該進(jìn)程中的該動(dòng)態(tài)鏈接
庫(kù)引用計(jì)數(shù)不為0,從而導(dǎo)致該動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)在該進(jìn)程中存有一個(gè)副本。當(dāng)這種情況頻繁時(shí),將對(duì)系統(tǒng)效率產(chǎn)生很大的影響。
四、 線程的類型(解釋UI線程和WORKER線程的區(qū)別和聯(lián)系)
嚴(yán)格說來,線程并沒有什么本質(zhì)區(qū)別,但是Win32編程文檔中卻反復(fù)強(qiáng)調(diào)UI線程和Worker線程的區(qū)別。并給出了它們的定義:
UI線程就是:擁有消息隊(duì)列和窗口的線程,并且它的主要職責(zé)是處理窗口消息。Worker線程則沒有消息隊(duì)列,但是當(dāng)Worker線程產(chǎn)生一個(gè)用戶界面(消息框和模式對(duì)話框除外)時(shí),則該線程則搖身一變,成為UI線程。
問題:
1、 線程的消息隊(duì)列和窗口的消息隊(duì)列
在Win32中,每個(gè)線程都有它自己專屬的消息隊(duì)列,而窗口并不總是有消息隊(duì)列,因?yàn)橐粋€(gè)UI線程可以創(chuàng)建很多個(gè)窗口。
2、 UI線程到底跟Worker線程存在什么差別?
職
責(zé)不一樣:UI線程負(fù)責(zé)處理與用戶界面有關(guān)的消息,一般而言,用戶界面消息來自用戶輸入(如鼠標(biāo)鍵盤消息)、系統(tǒng)消息(如WM_PAINT)以及程序產(chǎn)生
的用戶自定義消息。因此,在該線程下一般不能存在等待(wait…)函數(shù),這樣該線程就會(huì)掛起,從而影響消息隊(duì)列的處理。Worker線程不用處理用戶界
面消息,而是完成一般性的計(jì)算任務(wù),該線程等待計(jì)算過程中必要的資源時(shí),不會(huì)影響到界面的刷新動(dòng)作。
操作系統(tǒng)的管理不一樣:對(duì)UI線程來說,產(chǎn)生一個(gè)UI線程實(shí)際上產(chǎn)生了兩個(gè)線程,一個(gè)是其自身,另一個(gè)是操作系統(tǒng)為響應(yīng)其GDI調(diào)用而產(chǎn)生的影子線程。
3、 Worker線程變成UI線程有什么不好?
Worker線程一般用于計(jì)算,此時(shí)如果它轉(zhuǎn)換為UI線程的話,將無暇顧及用戶界面的消息響應(yīng)。
4、 Worker線程可否擁有自己的消息隊(duì)列?
Worker線程同樣可以擁有自己的消息隊(duì)列,該隊(duì)列一般通過PeekMessage()調(diào)用建立,通過GetMessage調(diào)用來解析。(具體實(shí)現(xiàn)看源碼)
5、 用以下規(guī)則來管理win32中線程、消息和窗口的互動(dòng)
所有傳送給某一窗口的消息,將由產(chǎn)生該窗口的線程負(fù)責(zé)處理。
五、 線程的啟動(dòng)和中止(解釋啟動(dòng)線程的不同方式及其它們的區(qū)別和實(shí)用場(chǎng)合)
隨C Runtime Library庫(kù)的更新和編程環(huán)境的不同,線程的啟動(dòng)方式也有所不同,以下介紹幾種典型的線程啟動(dòng)方式。
1、_beginthread和_endthread
該
函數(shù)是C Runtime Library中的函數(shù),它負(fù)責(zé)初始化函數(shù)庫(kù);其原型如下unsigned long _beginthread(
void( __cdecl *start_address )( void * ), unsigned stack_size, void
*arglist
);“該函數(shù)被認(rèn)為是頭腦簡(jiǎn)單的函數(shù)”,使用該函數(shù)導(dǎo)致無法有效的控制被創(chuàng)建線程,如不能在啟動(dòng)時(shí)將該線程掛起,無法為該線程設(shè)置優(yōu)先權(quán)等。另外,該函數(shù)
為隱藏Win32的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié),啟動(dòng)線程的第一件事情即將自己的Handle關(guān)閉,因此也就無法利用這個(gè)Handle來等待該線程結(jié)束等操作。該函數(shù)是早期
的C Runtime Library的產(chǎn)物,不提倡使用,后期的改良版本為_beginthreadex。
通過_beginthread啟動(dòng)的線程在應(yīng)當(dāng)通過調(diào)用_endthread結(jié)束,以保證清除與線程相關(guān)的資源。
2、_beginthreadex和_endthreadex
該
函數(shù)是C Runtime
Library中的一個(gè)函數(shù),用標(biāo)準(zhǔn)C實(shí)現(xiàn),相比_beginthread,_beginthreadex對(duì)線程控制更為有力(比前者多三個(gè)參數(shù)),是
_beginthread的加強(qiáng)版。其原型為unsigned long _beginthreadex( void *security,
unsigned stack_size, unsigned ( __stdcall *start_address )( void * ),
void *arglist, unsigned initflag, unsigned *thrdaddr
);該函數(shù)返回新線程的句柄,通過該句柄可實(shí)現(xiàn)對(duì)線程的控制。雖然,該函數(shù)是用標(biāo)準(zhǔn)C寫的(即可不加修改就可以移植到其他系統(tǒng)執(zhí)行),但是由于它與
Windows系統(tǒng)有著緊密的聯(lián)系(需要手動(dòng)關(guān)閉該線程產(chǎn)生的Handle),因此實(shí)現(xiàn)時(shí),往往需要包含windows.h。
通過_beginthreadex啟動(dòng)的線程通過調(diào)用_endthreadex做相關(guān)清理。
3、CreateThread和ExitThread
CreateThread
是Win32 API函數(shù)集中的一個(gè)函數(shù),其原型為HANDLE CreateThread(LPSECURITY_ATTRIBUTES
lpThreadAttributes,DWORD dwStackSize,LPTHREAD_START_ROUTINE
lpStartAddress,LPVOID lpParameter,DWORD wCreationFlags,LPDWORD
lpThreadId);該函數(shù)使用Win32編程環(huán)境中的類型約定,只適用于Windows系統(tǒng)。參數(shù)形式與_beginthreadex一致,對(duì)線程
控制能力也與之一致,只是該函數(shù)與C Runtime
Library沒有任何關(guān)系,它不負(fù)責(zé)初始化該庫(kù),因此在多線程環(huán)境中,如果使用該函數(shù)啟動(dòng)線程,則不應(yīng)使用C Runtime
Library中的多線程版本的函數(shù)。取而代之的應(yīng)該是功能相對(duì)應(yīng)的 Win32 API函數(shù);另外,應(yīng)當(dāng)自己手工提供線程同步的代碼。
通過CreateThread創(chuàng)建的線程則通過ExitThread做清理工作。
4、AfxBeginThread和AfxEndThread
AfxBeginThread
是MFC提供的線程啟動(dòng)方式,它是個(gè)重載函數(shù),有兩種調(diào)用形式:Worker線程版和UI線程版。MFC對(duì)Win32線程做了小心的很好的封裝
(CWinThread),雖然其總是調(diào)用了_beginthreadex來啟動(dòng)一個(gè)線程,但是其額外做的工作使得在MFC環(huán)境下,操作線程變得簡(jiǎn)單明
了,并且不需要太多的關(guān)注細(xì)節(jié)問題。MFC在線程的封裝方面主要做了下列事情:
1、 自動(dòng)清除CWinThread對(duì)象
2、 關(guān)閉線程handle,線程對(duì)象自動(dòng)釋放
3、 存儲(chǔ)了線程相關(guān)的重要參數(shù),即線程handle和線程ID
4、 輔之以其它MFC同步對(duì)象,方便的實(shí)現(xiàn)線程同步
5、 使用了嚴(yán)格的斷言調(diào)試語句,使線程調(diào)試變得相對(duì)簡(jiǎn)單
“(C
Runtime
Library是用標(biāo)準(zhǔn)C開發(fā)的實(shí)用函數(shù)集)如果多線程程序中使用了標(biāo)準(zhǔn)C庫(kù)函數(shù),并用CreateThread()和ExitThread(),則會(huì)導(dǎo)
致內(nèi)存泄漏。解決這個(gè)問題的方法是用C運(yùn)行庫(kù)(run-time library)函數(shù)來啟動(dòng)和終止線程,而不用WIN32
API定義的CreateThread()和ExitThread()。在C運(yùn)行庫(kù)函數(shù)中,它們的替代函數(shù)分別是_beginthreadex()和
_exitthreadex(),需要的頭文件是_process.h。在VC6.0下,還需在
Project->Settings->C/C++->Code Generation中選擇Multithreaded
Runtime
Library。當(dāng)然,也可以通過避免使用C標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)函數(shù)的方法來解決上述問題,WIN32提供了一些C標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)函數(shù)的替代函數(shù),例如,可用
wsprintf()和lstrlen()來代替sprintf()和strlen()。這樣,使用CreateThread()和
ExitThread()不會(huì)出現(xiàn)問題。”
六、 線程的同步問題(介紹Windows的同步機(jī)制)
1、 怎樣等待一個(gè)線程結(jié)束(忙等(busy loop)和高效的等(WaitForSingleObject))
1) 忙等(busy loop)
hThrd = CreateThread(NULL,0,ThreadFunc,(LPVOID)1,0,&threadId );
for (;;)
{
GetExitCodeThread(hThrd, &exitCode);
if ( exitCode != STILL_ACTIVE )
break;
}
CloseHandle(hThrd);
缺點(diǎn):耗費(fèi)CPU資源,且如果在UI線程中這樣等待將導(dǎo)致窗口無法刷新。不推薦使用。
2) 高效的等待
(1)WaitForSingleObject;
關(guān)于WaitForSingleObject的參數(shù),前者為等待的對(duì)象,后者為等待的時(shí)間,對(duì)某些執(zhí)行時(shí)間較長(zhǎng)的線程,可以設(shè)置一個(gè)合適的值,等待完這個(gè)時(shí)間后,更新界面,然后繼續(xù)等待,或者強(qiáng)行終止線程。
將以上的等待部分的代碼改為:
WaitForSingleObject(hThrd,INFINITE);
該函數(shù)相當(dāng)于Sleep函數(shù),當(dāng)需要等待的對(duì)象(句柄)沒有被觸發(fā)時(shí),等待的線程將被自動(dòng)掛起。該方法解決了耗費(fèi)CPU時(shí)間的問題,但是在UI線程中,仍不能使用該方法來等待某一線程結(jié)束。
解決方法之一:創(chuàng)建一個(gè)Worker管理者線程,在該線程中等待,工作者線程完成,然后由管理者線程發(fā)消息通知UI線程更新窗口。
(2)WaitForMultipleObject
該函數(shù)允許在同一時(shí)間等待多個(gè)對(duì)象,函數(shù)的原型如下:
DWORD WaitForMultipleObject(DWORD nCount,CONST HANDE *lpHandles,BOOL bWaitAll,dwMilliseconds);
第一個(gè)參數(shù)表示句柄數(shù)組的大小;等待的對(duì)象不能超過64
第二個(gè)參數(shù)為句柄數(shù)組;
第三個(gè)參數(shù)表明是否等待所有對(duì)象激發(fā)。True表示是。
第四個(gè)參數(shù)為等待時(shí)間。
關(guān)于WaitForMultipleObject的返回值:
當(dāng)bWaitAll為True時(shí),返回值為WAIT_OBJECT_0;
當(dāng)bWaitAll為false時(shí),返回值減去WAIT_OBJECT_0,就是激發(fā)對(duì)象所在的下標(biāo)。
應(yīng)用:
A) 解決多個(gè)工人n完成多個(gè)任務(wù)m(n<m)的問題(bWaitAll設(shè)置為false)
解決的思路如下:先從m個(gè)任務(wù)中取出n個(gè)任務(wù),對(duì)應(yīng)地用n個(gè)工人去完成,然后利用該函數(shù)等待其中任意一個(gè)工人結(jié)束任務(wù),一旦結(jié)束則讓其做另外一個(gè)任務(wù)
B) 解決等待多個(gè)資源的問題(bWaitAll設(shè)置為true)
哲學(xué)家就餐問題:5個(gè)哲學(xué)家在圓桌旁,每個(gè)哲學(xué)家左手邊放著1只筷子,哲學(xué)家做兩件事情,吃飯和思考,吃飯時(shí)同時(shí)需要其左右的兩只筷子。
解決思路:將哲學(xué)家模擬為線程,筷子為資源,只有哲學(xué)家線程同時(shí)獲得兩個(gè)資源時(shí),方可進(jìn)一步動(dòng)作(吃飯)。即:
WaitForMultipleObjects(2, myChopsticks, TRUE, INFINITE);
MyChopsticks是一個(gè)大小為5的核心對(duì)象數(shù)組。
(3)MsgWaitForMultipleObjects
原型:
DWORD MsgWaitForMultipleObjects( DWORD nCount,CONST HANDLE pHandles,BOOL fWaitAll,DWORD dwMilliseconds,DWORD dwWakeMask);
前
幾個(gè)參數(shù)含義同WaitForMultipleObject,最后一個(gè)是消息屏蔽標(biāo)識(shí),指示接收消息的類型。此外返回值也有額外的意義:當(dāng)消息到達(dá)時(shí),該
函數(shù)返回WAIT_OBJECT_0+nCount。以下是常見的使用MsgWaitForMultipleObjects的架構(gòu):
while (!quit)
{ // Wait for next message or object being signaled
DWORD dwWake;
dwWake = MsgWaitForMultipleObjects(
gNumPrinting,
gPrintJobs,
FALSE,
INFINITE,
QS_ALLEVENTS);
if (dwWake >= WAIT_OBJECT_0 && dwWake < WAIT_OBJECT_0 + gNumPrinting)
{
//對(duì)象被觸發(fā)
} // end if
else if (dwWake == WAIT_OBJECT_0 + gNumPrinting)
{
//有消息到達(dá)
while (PeekMessage(&msg, NULL, 0, 0, PM_REMOVE))
{ // Get Next message in queue
if (msg.message == WM_QUIT)
{
quit = TRUE;
exitCode = msg.wParam;
break;
} // end if
TranslateMessage(&msg);
DispatchMessage(&msg);
} // end while
}
} // end while
2、 怎樣有效的控制一個(gè)線程
在任何情況下,切記線程的核心屬性為:線程的句柄,線程的ID號(hào)。因此控制一個(gè)線程也需從這兩方面著手。
1) 使用能返回線程Handle的啟動(dòng)函數(shù)來啟動(dòng)線程(除_beginthread外)
2) 盡量不要使一個(gè)工作量較大的線程成為“悶葫蘆”,從而使該線程能夠接收外界通知消息;如下列代碼:
MSG msg;
while(1)
{
PeekMessage(&msg,NULL,0,0,PM_REMOVE);
if(msg.message==WM_MY)
break;
Sleep(100);
}
注:GetMessage也是用來得到消息隊(duì)列中一條消息的函數(shù),它們的區(qū)別在于GetMessage是同步的,即如果消息隊(duì)列中沒有消息的話,該線程將自動(dòng)掛起。使用GetMessage可以使Worker線程成為一個(gè)一步一動(dòng)的線程!
MSG msg;
while(GetMessage(&msg,NULL,0,0))
{
if(msg.message==WM_MY)
{
//Do something here
}
}
以上的過程也可以通過事件對(duì)象予以實(shí)現(xiàn)。
懸而未決的問題:怎么控制一個(gè)正在等待其他事件的線程。如:一個(gè)TCP監(jiān)聽線程,在某一Socket上listen,此時(shí)該線程處于掛起狀態(tài)!但是現(xiàn)在主線程又需要關(guān)閉該線程,應(yīng)該怎么操作!
3、 怎樣互斥訪問一個(gè)資源(CMutex和Critical Section)
何時(shí)需要一個(gè)互斥對(duì)象?
常
見的情形:多個(gè)線程需要不定時(shí)的操作同一鏈表(鎖鏈表的頭指針);多個(gè)線程需要不定時(shí)的進(jìn)行寫文件或是進(jìn)行屏幕輸出(鎖文件句柄或屏幕句柄);多個(gè)線程需
要不定時(shí)對(duì)某個(gè)計(jì)數(shù)器進(jìn)行操作(鎖這個(gè)變量);在多線程環(huán)境嚇,凡是涉及到對(duì)全局變量、靜態(tài)變量、堆中的內(nèi)存進(jìn)行訪問時(shí),都應(yīng)該考慮,是否可能出現(xiàn)一個(gè)
race condition(競(jìng)爭(zhēng)條件)。
1) 互斥器
Win32提供了對(duì)互斥資源訪問的一整套機(jī)制,其中之一就是互斥器,MFC將這些API函數(shù)加以封裝,形成了CMutex互斥類,使用這兩種方法都能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)資源的互斥訪問。
Win32中的API:
CreateMutex:
原型:
HANDLE CreateMutex(LPSECURITY_ATTRIBUTES lpMutexAttributes, BOOL bInitialOwner, LPCTSTR lpName );
第一個(gè)參數(shù)為安全屬性;
第二個(gè)參數(shù)用來指示互斥器的擁有者是否為當(dāng)前線程;
第三個(gè)參數(shù)為互斥器的名稱;
當(dāng)不再需要互斥器時(shí),應(yīng)當(dāng)調(diào)用CloseHandle關(guān)閉。
約
定:互斥器產(chǎn)生之后,由某一線程完成鎖定工作(即調(diào)用Wait…函數(shù)),此時(shí)系統(tǒng)將該mutex的擁有權(quán)交于該線程,然后短暫地將該對(duì)象設(shè)置為激發(fā)態(tài),于
是Wait…函數(shù)返回,做完相應(yīng)的工作之后(如:修改鏈表指針、修改計(jì)數(shù)器、寫文件等),調(diào)用ReleaseMutex釋放擁有權(quán)。周而復(fù)始。
MFC中的互斥器CMutex對(duì)象:
A、 利用其構(gòu)造函數(shù)產(chǎn)生一個(gè)互斥器對(duì)象
HANDLE CreateMutex( LPSECURITY_ATTRIBUTES lpMutexAttributes,BOOL bInitialOwner, LPCTSTR lpName);
B、 配合CSingleLock或者CmutipleLock產(chǎn)生一個(gè)臨時(shí)對(duì)象,對(duì)產(chǎn)生的互斥器進(jìn)行加鎖和釋放的動(dòng)作;
2) 臨界區(qū)
另一個(gè)提供互斥訪問的機(jī)制是Critical Section,該機(jī)制較前一種方法廉價(jià),因?yàn)樗粚儆诓皇窍到y(tǒng)的核心對(duì)象;臨界區(qū)可以反復(fù)進(jìn)入,這一點(diǎn)與Mutex有所區(qū)別,這需要我們?cè)谑褂门R界區(qū)時(shí),保證進(jìn)入的次數(shù)要等于離開的次數(shù)。
相關(guān)函數(shù)為InitializeCriticalSection、DeleteCriticalSection、EnterCriticalSection、LeaveCriticalSection。
4、 怎樣等待多個(gè)不同(或者相同)資源(WaitForMultiObject)
等待多個(gè)不同資源在多線程程序設(shè)計(jì)中時(shí)常遇到,如:等待某一線程結(jié)束和某一個(gè)資源被釋放,等待緩沖區(qū)和設(shè)備準(zhǔn)備好兩個(gè)資源;這種現(xiàn)實(shí)情況,可以分別為不同的資源設(shè)置系統(tǒng)對(duì)象,然后利用WaitForMultiObject進(jìn)行等待。
5、 怎樣等待多個(gè)資源中的一個(gè)(使用CSemaphore)
現(xiàn)實(shí)中還可能出現(xiàn)如下情形:客人租相機(jī)的問題:有若干客人需要,租相機(jī),總相機(jī)數(shù)為n,相機(jī)租完后,客人必須等待,只要有一個(gè)相機(jī),則某客人就可以等到租借。還有許多問題可以用這種Producer/consumer模型加以概括。
這種情形即是等待多個(gè)資源中的一個(gè)的情況,在Win32程序設(shè)計(jì)中則經(jīng)常使用信號(hào)量(Semaphore)來解決此問題。
Win32系統(tǒng)中,信號(hào)量具有以下特性:
一
個(gè)信號(hào)量可以被鎖定N次,N一般代表可用資源的個(gè)數(shù),上例中即可代表相機(jī)的個(gè)數(shù),信號(hào)量初始化后,在Win32環(huán)境下調(diào)用一次Wait…操作即表示對(duì)其的
一次鎖定,信號(hào)量的值相應(yīng)加1,操作完后,調(diào)用ReleaseSemaphore操作,即代表資源釋放(上述例子中就是歸還相機(jī))。MFC對(duì)Win32信
號(hào)量的相關(guān)API函數(shù)進(jìn)行了封裝(CSemaphore),配合CMultiLock 或者 CSingleLock即可實(shí)現(xiàn)鎖定和資源釋放的動(dòng)作。
七、 線程間的通信
線程間的通信有許多方法可以實(shí)現(xiàn),視場(chǎng)合不同也有不同的應(yīng)用,大致可以分為兩類:進(jìn)程內(nèi)的線程通信和進(jìn)程間的通信。關(guān)于進(jìn)程內(nèi)線程的通信,前面所述的各種同步互斥等待機(jī)制也可歸屬線程間通信的范疇,
1、 使用線程消息實(shí)現(xiàn)線程通信
2、 使用事件對(duì)象實(shí)現(xiàn)線程通信
Win32還提供了一種比較靈活的核心對(duì)象,該對(duì)象完全受控于程序(只是清除的時(shí)候由系統(tǒng)回收),這就是Event(事件)對(duì)象。事件對(duì)象一般用于線程間的通知。下面先看事件對(duì)象的一些屬性:
創(chuàng)建一個(gè)事件對(duì)象可以調(diào)用Win32 API函數(shù)完成,也可以使用MFC封裝的事件對(duì)象。其API原型為:
HANDLE CreateEvent(LPSECURITY_ATTRIBUTES lpEventAttributes,BOOL bManualReset,BOOL bInitialState, LPCTSTR lpName );
第二個(gè)參數(shù)指示事件對(duì)象是否為手動(dòng)修改狀態(tài)(手動(dòng)修改需要顯式調(diào)用ResEvent函數(shù));第三個(gè)參數(shù)設(shè)置事件對(duì)象的初態(tài),true為激發(fā)態(tài),false為非激發(fā)態(tài)。第四個(gè)參數(shù)為事件的名字。
事件對(duì)象自從創(chuàng)建后即在程序的控制下處于激發(fā)態(tài)和非激發(fā)態(tài)之間翻轉(zhuǎn)。
八、 線程代碼的調(diào)試
九、 什么是線程安全的代碼
十、 多線程程序設(shè)計(jì)的幾個(gè)原則