一、MFC對多線程編程的支持
MFC中有兩類線程，分別稱之為工作者線程和用戶界面線程。二者的主要區(qū)別在于工作者線程沒有消息循環(huán)，而用戶界面線程有自己的消息隊(duì)列和消息循環(huán)。
工作者線程沒有消息機(jī)制，通常用來執(zhí)行后臺計(jì)算和維護(hù)任務(wù)，如冗長的計(jì)算過程，打印機(jī)的后臺打印等。用戶界面線程一般用于處理獨(dú)立于其他線程執(zhí)行之外的用戶輸入，響應(yīng)用戶及系統(tǒng)所產(chǎn)生的事件和消息等。但對于Win32的API編程而言，這兩種線程是沒有區(qū)別的，它們都只需線程的啟動地址即可啟動線程來執(zhí)行任務(wù)。
在MFC中，一般用全局函數(shù)AfxBeginThread()來創(chuàng)建并初始化一個線程的運(yùn)行，該函數(shù)有兩種重載形式，分別用于創(chuàng)建工作者線程和用戶界面線程。兩種重載函數(shù)原型和參數(shù)分別說明如下：
1 (1) CWinThread* AfxBeginThread(
2
3 AFX_THREADPROC pfnThreadProc,
4 LPVOID pParam,
5 int nPriority = THREAD_PRIORITY_NORMAL,
6 UNT nStackSize = 0,
7 DWORD dwCreateFlags = 0,
8 LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttrs = NULL
9 );//用于創(chuàng)建工作者線程
PfnThreadProc:指向工作者線程的執(zhí)行函數(shù)的指針，線程函數(shù)原型必須聲明如下：
1 UINT ExecutingFunction(LPVOID pParam);
請注意，ExecutingFunction()應(yīng)返回一個UINT類型的值，用以指明該函數(shù)結(jié)束的原因。一般情況下，返回0表明執(zhí)行成功。
1 pParam： 一個32位參數(shù)，執(zhí)行函數(shù)將用某種方式解釋該值。它可以是數(shù)值，或是指向一個結(jié)構(gòu)的指針，甚至可以被忽略；
2 nPriority： 線程的優(yōu)先級。如果為0，則線程與其父線程具有相同的優(yōu)先級；
3 nStackSize: 線程為自己分配堆棧的大小，其單位為字節(jié)。如果nStackSize被設(shè)為0，則線程的堆棧被設(shè)置成與父線程堆棧相同大小；
4 dwCreateFlags：如果為0，則線程在創(chuàng)建后立刻開始執(zhí)行。如果為CREATE_SUSPEND，則線程在創(chuàng)建后立刻被掛起；
5 lpSecurityAttrs：線程的安全屬性指針，一般為NULL；
1 (2) CWinThread* AfxBeginThread(
2
3 CRuntimeClass* pThreadClass,
4 int nPriority = THREAD_PRIORITY_NORMAL,
5 UNT nStackSize = 0,
6 DWORD dwCreateFlags = 0,
7 LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttrs = NULL
8 );
pThreadClass 是指向 CWinThread 的一個導(dǎo)出類的運(yùn)行時類對象的指針，該導(dǎo)出類定義了被創(chuàng)建的用戶界面線程的啟動、退出等；其它參數(shù)的意義同形式1。使用函數(shù)的這個原型生成的線程也有消息機(jī)制，在以后的例子中我們將發(fā)現(xiàn)同主線程的機(jī)制幾乎一樣。
下面我們對CWinThread類的數(shù)據(jù)成員及常用函數(shù)進(jìn)行簡要說明。
1 m_hThread： 當(dāng)前線程的句柄；
2 m_nThreadID: 當(dāng)前線程的ID；
3 m_pMainWnd： 指向應(yīng)用程序主窗口的指針
1 BOOL CWinThread::CreateThread(DWORD dwCreateFlags=0,UINT nStackSize=0,LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttrs=NULL);
該函數(shù)中的dwCreateFlags、nStackSize、lpSecurityAttrs參數(shù)和API函數(shù)CreateThread中的對應(yīng)參數(shù)有相同含義，該函數(shù)執(zhí)行成功，返回非0值，否則返回0。
一般情況下，調(diào)用AfxBeginThread()來一次性地創(chuàng)建并啟動一個線程，但是也可以通過兩步法來創(chuàng)建線程：首先創(chuàng)建CWinThread類的一個對象，然后調(diào)用該對象的成員函數(shù)CreateThread()來啟動該線程。
1 virtual BOOL CWinThread::InitInstance();
重載該函數(shù)以控制用戶界面線程實(shí)例的初始化。初始化成功則返回非0值，否則返回0。用戶界面線程經(jīng)常重載該函數(shù)，工作者線程一般不使用InitInstance()。
1 virtual int CWinThread::ExitInstance();
在線程終結(jié)前重載該函數(shù)進(jìn)行一些必要的清理工作。該函數(shù)返回線程的退出碼，0表示執(zhí)行成功，非0值用來標(biāo)識各種錯誤。同InitInstance()成員函數(shù)一樣，該函數(shù)也只適用于用戶界面線程。
二、MFC中線程同步
在程序中使用多線程時，一般很少有多個線程能在其生命期內(nèi)進(jìn)行完全獨(dú)立的操作。更多的情況是一些線程進(jìn)行某些處理操作，而其他的線程必須對其處理結(jié)果進(jìn)行了解。正常情況下對這種處理結(jié)果的了解應(yīng)當(dāng)在其處理任務(wù)完成后進(jìn)行。
如果不采取適當(dāng)?shù)拇胧渌€程往往會在線程處理任務(wù)結(jié)束前就去訪問處理結(jié)果，這就很有可能得到有關(guān)處理結(jié)果的錯誤了解。例如，多個線程同時訪問同一個全局變量，如果都是讀取操作，則不會出現(xiàn)問題。如果一個線程負(fù)責(zé)改變此變量的值，而其他線程負(fù)責(zé)同時讀取變量內(nèi)容，則不能保證讀取到的數(shù)據(jù)是經(jīng)過寫線程修改后的。
為了確保讀線程讀取到的是經(jīng)過修改的變量，就必須在向變量寫入數(shù)據(jù)時禁止其他線程對其的任何訪問，直至賦值過程結(jié)束后再解除對其他線程的訪問限制。象這種保證線程能了解其他線程任務(wù)處理結(jié)束后的處理結(jié)果而采取的保護(hù)措施即為線程同步。
線程的同步可分用戶模式的線程同步和內(nèi)核對象的線程同步兩大類。用戶模式中線程的同步方法主要有原子訪問和臨界區(qū)等方法。其特點(diǎn)是同步速度特別快，適合于對線程運(yùn)行速度有嚴(yán)格要求的場合。
內(nèi)核對象的線程同步則主要由事件、等待定時器、信號量以及信號燈等內(nèi)核對象構(gòu)成。由于這種同步機(jī)制使用了內(nèi)核對象，使用時必須將線程從用戶模式切換到內(nèi)核模式，而這種轉(zhuǎn)換一般要耗費(fèi)近千個CPU周期，因此同步速度較慢，但在適用性上卻要遠(yuǎn)優(yōu)于用戶模式的線程同步方式。
1.臨界區(qū)
臨界區(qū)（Critical Section）是一段獨(dú)占對某些共享資源訪問的代碼，在任意時刻只允許一個線程對共享資源進(jìn)行訪問。如果有多個線程試圖同時訪問臨界區(qū)，那么在有一個線程進(jìn)入后其他所有試圖訪問此臨界區(qū)的線程將被掛起，并一直持續(xù)到進(jìn)入臨界區(qū)的線程離開。臨界區(qū)在被釋放后，其他線程可以繼續(xù)搶占，并以此達(dá)到用原子方式操作共享資源的目的。
臨界區(qū)在使用時以CRITICAL_SECTION結(jié)構(gòu)對象保護(hù)共享資源，并分別用EnterCriticalSection（）和LeaveCriticalSection（）函數(shù)去標(biāo)識和釋放一個臨界區(qū)。所用到的CRITICAL_SECTION結(jié)構(gòu)對象必須經(jīng)過InitializeCriticalSection（）的初始化后才能使用，而且必須確保所有線程中的任何試圖訪問此共享資源的代碼都處在此臨界區(qū)的保護(hù)之下。否則臨界區(qū)將不會起到應(yīng)有的作用，共享資源依然有被破壞的可能。
1 CRITICAL_SECTION g_cs; // 臨界區(qū)結(jié)構(gòu)對象
2 char g_cArray[10]; // 共享資源
3
4
5 UINT ThreadProc10(LPVOID pParam)
6 {
7 EnterCriticalSection(&g_cs); // 進(jìn)入臨界區(qū)
8 for (int i = 0; i < 10; i++) // 對共享資源進(jìn)行寫入操作
9 {
10 g_cArray[i] = 'a';
11 Sleep(1);
12 }
13
14 LeaveCriticalSection(&g_cs); // 離開臨界區(qū)
15 return 0;
16 }
17 UINT ThreadProc11(LPVOID pParam)
18 {
19
20 EnterCriticalSection(&g_cs);
21
22 for (int i = 0; i < 10; i++)
23 {
24 g_cArray[10 - i - 1] = 'b';
25 Sleep(1);
26 }
27
28 LeaveCriticalSection(&g_cs);
29 return 0;
30 }
31 ……
32 void CSample08View::OnCriticalSection()
33 {
34 InitializeCriticalSection(&g_cs); // 初始化臨界區(qū)
35
36 AfxBeginThread(ThreadProc10, NULL); // 啟動線程
37 AfxBeginThread(ThreadProc11, NULL);
38
39 Sleep(300);
40
41 CString sResult = CString(g_cArray);
42 AfxMessageBox(sResult);
43 }
在使用臨界區(qū)時，一般不允許其運(yùn)行時間過長，只要進(jìn)入臨界區(qū)的線程還沒有離開，其他所有試圖進(jìn)入此臨界區(qū)的線程都會被掛起而進(jìn)入到等待狀態(tài)，并會在一定程度上影響。程序的運(yùn)行性能。尤其需要注意的是不要將等待用戶輸入或是其他一些外界干預(yù)的操作包含到臨界區(qū)。如果進(jìn)入了臨界區(qū)卻一直沒有釋放，同樣也會引起其他線程的長時間等待。換句話說，在執(zhí)行了EnterCriticalSection（）語句進(jìn)入臨界區(qū)后無論發(fā)生什么，必須確保與之匹配的LeaveCriticalSection（）都能夠被執(zhí)行到。可以通過添加結(jié)構(gòu)化異常處理代碼來確保LeaveCriticalSection（）語句的執(zhí)行。雖然臨界區(qū)同步速度很快，但卻只能用來同步本進(jìn)程內(nèi)的線程，而不可用來同步多個進(jìn)程中的線程。
MFC為臨界區(qū)提供有一個CCriticalSection類，使用該類進(jìn)行線程同步處理是非常簡單的，只需在線程函數(shù)中用CCriticalSection類成員函數(shù)Lock（）和UnLock（）標(biāo)定出被保護(hù)代碼片段即可。對于上述代碼，可通過CCriticalSection類將其改寫如下：
1 CCriticalSection g_clsCriticalSection; // MFC臨界區(qū)類對象
2 char g_cArray[10]; // 共享資源
3
4 UINT ThreadProc20(LPVOID pParam)
5 {
6 g_clsCriticalSection.Lock(); // 進(jìn)入臨界區(qū)
7
8 for (int i = 0; i < 10; i++) // 對共享資源進(jìn)行寫入操作
9 {
10 g_cArray[i] = 'a';
11 Sleep(1);
12 }
13 g_clsCriticalSection.Unlock(); // 離開臨界區(qū)
14 return 0;
15 }
16 UINT ThreadProc21(LPVOID pParam)
17 {
18 g_clsCriticalSection.Lock();
19
20 for (int i = 0; i < 10; i++)
21 {
22 g_cArray[10 - i - 1] = 'b';
23 Sleep(1);
24 }
25
26 g_clsCriticalSection.Unlock();
27 return 0;
28 }
29 ……
30 void CSample08View::OnCriticalSectionMfc()
31 {
32 AfxBeginThread(ThreadProc20, NULL);
33 AfxBeginThread(ThreadProc21, NULL);
34
35 Sleep(300);
36
37 CString sResult = CString(g_cArray);
38 AfxMessageBox(sResult);
39 }
2.事件內(nèi)核對象
在前面講述線程通信時曾使用過事件內(nèi)核對象來進(jìn)行線程間的通信，除此之外，事件內(nèi)核對象也可以通過通知操作的方式來保持線程的同步。對于前面那段使用臨界區(qū)保持線程同步的代碼可用事件對象的線程同步方法改寫如下：
1 HANDLE hEvent = NULL; // 事件句柄
2
3 char g_cArray[10]; // 共享資源
4
5 UINT ThreadProc12(LPVOID pParam)
6 {
7 WaitForSingleObject(hEvent, INFINITE); // 等待事件置位
8
9 for (int i = 0; i < 10; i++)
10 {
11 g_cArray[i] = 'a';
12 Sleep(1);
13 }
14
15 SetEvent(hEvent); // 處理完成后即將事件對象置位
16 return 0;
17 }
18 UINT ThreadProc13(LPVOID pParam)
19 {
20 WaitForSingleObject(hEvent, INFINITE);
21
22 for (int i = 0; i < 10; i++)
23 {
24 g_cArray[10 - i - 1] = 'b';
25 Sleep(1);
26 }
27
28 SetEvent(hEvent);
29 return 0;
30 }
31 ……
32 void CSample08View::OnEvent()
33 {
34 hEvent = CreateEvent(NULL, FALSE, FALSE, NULL); // 創(chuàng)建事件
35
36 SetEvent(hEvent); // 事件置位
37
38 AfxBeginThread(ThreadProc12, NULL); // 啟動線程
39 AfxBeginThread(ThreadProc13, NULL);
40
41 Sleep(300);
42
43 CString sResult = CString(g_cArray);
44 AfxMessageBox(sResult);
45 }
在創(chuàng)建線程前，首先創(chuàng)建一個可以自動復(fù)位的事件內(nèi)核對象hEvent，而線程函數(shù)則通過WaitForSingleObject（）等待函數(shù)無限等待hEvent的置位，只有在事件置位時WaitForSingleObject（）才會返回，被保護(hù)的代碼將得以執(zhí)行。對于以自動復(fù)位方式創(chuàng)建的事件對象，在其置位后一被WaitForSingleObject（）等待到就會立即復(fù)位，也就是說在執(zhí)行ThreadProc12（）中的受保護(hù)代碼時，事件對象已經(jīng)是復(fù)位狀態(tài)的，這時即使有ThreadProc13（）對CPU的搶占，也會由于WaitForSingleObject（）沒有hEvent的置位而不能繼續(xù)執(zhí)行，也就沒有可能破壞受保護(hù)的共享資源。在ThreadProc12（）中的處理完成后可以通過SetEvent（）對hEvent的置位而允許ThreadProc13（）對共享資源g_cArray的處理。這里SetEvent（）所起的作用可以看作是對某項(xiàng)特定任務(wù)完成的通知。
使用臨界區(qū)只能同步同一進(jìn)程中的線程，而使用事件內(nèi)核對象則可以對進(jìn)程外的線程進(jìn)行同步，其前提是得到對此事件對象的訪問權(quán)。可以通過OpenEvent（）函數(shù)獲取得到，其函數(shù)原型為：
1 HANDLE OpenEvent(
2 DWORD dwDesiredAccess, // 訪問標(biāo)志
3 BOOL bInheritHandle, // 繼承標(biāo)志
4 LPCTSTR lpName // 指向事件對象名的指針
5 );
如果事件對象已創(chuàng)建（在創(chuàng)建事件時需要指定事件名），函數(shù)將返回指定事件的句柄。對于那些在創(chuàng)建事件時沒有指定事件名的事件內(nèi)核對象，可以通過使用內(nèi)核對象的繼承性或是調(diào)用DuplicateHandle（）函數(shù)來調(diào)用CreateEvent（）以獲得對指定事件對象的訪問權(quán)。在獲取到訪問權(quán)后所進(jìn)行的同步操作與在同一個進(jìn)程中所進(jìn)行的線程同步操作是一樣的。
如果需要在一個線程中等待多個事件，則用WaitForMultipleObjects（）來等待。WaitForMultipleObjects（）與WaitForSingleObject（）類似，同時監(jiān)視位于句柄數(shù)組中的所有句柄。這些被監(jiān)視對象的句柄享有平等的優(yōu)先權(quán)，任何一個句柄都不可能比其他句柄具有更高的優(yōu)先權(quán)。WaitForMultipleObjects（）的函數(shù)原型為：
1 DWORD WaitForMultipleObjects(
2 DWORD nCount, // 等待句柄數(shù)
3 CONST HANDLE *lpHandles, // 句柄數(shù)組首地址
4 BOOL fWaitAll, // 等待標(biāo)志
5 DWORD dwMilliseconds // 等待時間間隔
6 );
參數(shù)nCount指定了要等待的內(nèi)核對象的數(shù)目，存放這些內(nèi)核對象的數(shù)組由lpHandles來指向。fWaitAll對指定的這nCount個內(nèi)核對象的兩種等待方式進(jìn)行了指定，為TRUE時當(dāng)所有對象都被通知時函數(shù)才會返回，為FALSE則只要其中任何一個得到通知就可以返回。dwMilliseconds在這里的作用與在WaitForSingleObject（）中的作用是完全一致的。如果等待超時，函數(shù)將返回WAIT_TIMEOUT。如果返回WAIT_OBJECT_0到WAIT_OBJECT_0+nCount-1中的某個值，則說明所有指定對象的狀態(tài)均為已通知狀態(tài)（當(dāng)fWaitAll為TRUE時）或是用以減去WAIT_OBJECT_0而得到發(fā)生通知的對象的索引（當(dāng)fWaitAll為FALSE時）。如果返回值在WAIT_ABANDONED_0與WAIT_ABANDONED_0+nCount-1之間，則表示所有指定對象的狀態(tài)均為已通知，且其中至少有一個對象是被丟棄的互斥對象（當(dāng)fWaitAll為TRUE時），或是用以減去WAIT_OBJECT_0表示一個等待正常結(jié)束的互斥對象的索引（當(dāng)fWaitAll為FALSE時）。 下面給出的代碼主要展示了對WaitForMultipleObjects（）函數(shù)的使用。通過對兩個事件內(nèi)核對象的等待來控制線程任務(wù)的執(zhí)行與中途退出：
1 HANDLE hEvents[2]; // 存放事件句柄的數(shù)組
2
3 UINT ThreadProc14(LPVOID pParam)
4 {
5 DWORD dwRet1 = WaitForMultipleObjects(2, hEvents, FALSE, INFINITE); // 等待開啟事件
6
7 if (dwRet1 == WAIT_OBJECT_0) // 如果開啟事件到達(dá)則線程開始執(zhí)行任務(wù)
8 {
9 AfxMessageBox("線程開始工作!");
10 while (true)
11 {
12 for (int i = 0; i < 10000; i++);
13
14 DWORD dwRet2 = WaitForMultipleObjects(2, hEvents, FALSE, 0); // 在任務(wù)處理過程中等待結(jié)束事件
15
16 if (dwRet2 == WAIT_OBJECT_0 + 1) // 如果結(jié)束事件置位則立即終止任務(wù)的執(zhí)行
17 break;
18 }
19 }
20 AfxMessageBox("線程退出!");
21 return 0;
22 }
23 ……
24 void CSample08View::OnStartEvent()
25 {
26 for (int i = 0; i < 2; i++) // 創(chuàng)建線程
27 hEvents[i] = CreateEvent(NULL, FALSE, FALSE, NULL);
28 AfxBeginThread(ThreadProc14, NULL); // 開啟線程
29 SetEvent(hEvents[0]); // 設(shè)置事件0(開啟事件)
30
31 }
32 void CSample08View::OnEndevent()
33 {
34 SetEvent(hEvents[1]); // 設(shè)置事件1(結(jié)束事件)
35
36 }
MFC為事件相關(guān)處理也提供了一個CEvent類，共包含有除構(gòu)造函數(shù)外的4個成員函數(shù)PulseEvent（）、ResetEvent（）、SetEvent（）和UnLock（）。在功能上分別相當(dāng)與Win32 API的PulseEvent（）、ResetEvent（）、SetEvent（）和CloseHandle（）等函數(shù)。而構(gòu)造函數(shù)則履行了原CreateEvent（）函數(shù)創(chuàng)建事件對象的職責(zé)，其函數(shù)原型為：
CEvent(BOOL bInitiallyOwn = FALSE, BOOL bManualReset = FALSE, LPCTSTR lpszName = NULL, LPSECURITY_ATTRIBUTES lpsaAttribute = NULL );
3.信號量內(nèi)核對象
信號量（Semaphore）內(nèi)核對象對線程的同步方式與前面幾種方法不同，它允許多個線程在同一時刻訪問同一資源，但是需要限制在同一時刻訪問此資源的最大線程數(shù)目。在用CreateSemaphore（）創(chuàng)建信號量時即要同時指出允許的最大資源計(jì)數(shù)和當(dāng)前可用資源計(jì)數(shù)。一般是將當(dāng)前可用資源計(jì)數(shù)設(shè)置為最大資源計(jì)數(shù)，每增加一個線程對共享資源的訪問，當(dāng)前可用資源計(jì)數(shù)就會減1，只要當(dāng)前可用資源計(jì)數(shù)是大于0的，就可以發(fā)出信號量信號。但是當(dāng)前可用計(jì)數(shù)減小到0時則說明當(dāng)前占用資源的線程數(shù)已經(jīng)達(dá)到了所允許的最大數(shù)目，不能在允許其他線程的進(jìn)入，此時的信號量信號將無法發(fā)出。線程在處理完共享資源后，應(yīng)在離開的同時通過ReleaseSemaphore（）函數(shù)將當(dāng)前可用資源計(jì)數(shù)加1。在任何時候當(dāng)前可用資源計(jì)數(shù)決不可能大于最大資源計(jì)數(shù)。
使用信號量內(nèi)核對象進(jìn)行線程同步主要會用到CreateSemaphore（）、OpenSemaphore（）、ReleaseSemaphore（）、WaitForSingleObject（）和WaitForMultipleObjects（）等函數(shù)。其中，CreateSemaphore（）用來創(chuàng)建一個信號量內(nèi)核對象，其函數(shù)原型為：
1 HANDLE CreateSemaphore(
2 LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSemaphoreAttributes, // 安全屬性指針
3 LONG lInitialCount, // 初始計(jì)數(shù)
4 LONG lMaximumCount, // 最大計(jì)數(shù)
5 LPCTSTR lpName // 對象名指針
6 );
參數(shù)lMaximumCount是一個有符號32位值，定義了允許的最大資源計(jì)數(shù)，最大取值不能超過4294967295。lpName參數(shù)可以為創(chuàng)建的信號量定義一個名字，由于其創(chuàng)建的是一個內(nèi)核對象，因此在其他進(jìn)程中可以通過該名字而得到此信號量。OpenSemaphore（）函數(shù)即可用來根據(jù)信號量名打開在其他進(jìn)程中創(chuàng)建的信號量，函數(shù)原型如下：
1 HANDLE OpenSemaphore(
2 DWORD dwDesiredAccess, // 訪問標(biāo)志
3 BOOL bInheritHandle, // 繼承標(biāo)志
4 LPCTSTR lpName // 信號量名
5 );
在線程離開對共享資源的處理時，必須通過ReleaseSemaphore（）來增加當(dāng)前可用資源計(jì)數(shù)。否則將會出現(xiàn)當(dāng)前正在處理共享資源的實(shí)際線程數(shù)并沒有達(dá)到要限制的數(shù)值，而其他線程卻因?yàn)楫?dāng)前可用資源計(jì)數(shù)為0而仍無法進(jìn)入的情況。ReleaseSemaphore（）的函數(shù)原型為：
1 BOOL ReleaseSemaphore(
2 HANDLE hSemaphore, // 信號量句柄
3 LONG lReleaseCount, // 計(jì)數(shù)遞增數(shù)量
4 LPLONG lpPreviousCount // 先前計(jì)數(shù)
5 );
該函數(shù)將lReleaseCount中的值添加給信號量的當(dāng)前資源計(jì)數(shù)，一般將lReleaseCount設(shè)置為1，如果需要也可以設(shè)置其他的值。WaitForSingleObject（）和WaitForMultipleObjects（）主要用在試圖進(jìn)入共享資源的線程函數(shù)入口處，主要用來判斷信號量的當(dāng)前可用資源計(jì)數(shù)是否允許本線程的進(jìn)入。只有在當(dāng)前可用資源計(jì)數(shù)值大于0時，被監(jiān)視的信號量內(nèi)核對象才會得到通知。
信號量的使用特點(diǎn)使其更適用于對Socket（套接字）程序中線程的同步。例如，網(wǎng)絡(luò)上的HTTP服務(wù)器要對同一時間內(nèi)訪問同一頁面的用戶數(shù)加以限制，這時可以為沒一個用戶對服務(wù)器的頁面請求設(shè)置一個線程，而頁面則是待保護(hù)的共享資源，通過使用信號量對線程的同步作用可以確保在任一時刻無論有多少用戶對某一頁面進(jìn)行訪問，只有不大于設(shè)定的最大用戶數(shù)目的線程能夠進(jìn)行訪問，而其他的訪問企圖則被掛起，只有在有用戶退出對此頁面的訪問后才有可能進(jìn)入。下面給出的示例代碼即展示了類似的處理過程：
1 HANDLE hSemaphore; // 信號量對象句柄
2
3 UINT ThreadProc15(LPVOID pParam)
4 {
5 WaitForSingleObject(hSemaphore, INFINITE); // 試圖進(jìn)入信號量關(guān)口
6
7 AfxMessageBox("線程一正在執(zhí)行!"); // 線程任務(wù)處理
8
9 ReleaseSemaphore(hSemaphore, 1, NULL); // 釋放信號量計(jì)數(shù)
10 return 0;
11 }
12 UINT ThreadProc16(LPVOID pParam)
13 {
14
15 WaitForSingleObject(hSemaphore, INFINITE);
16
17 AfxMessageBox("線程二正在執(zhí)行!");
18
19 ReleaseSemaphore(hSemaphore, 1, NULL);
20 return 0;
21 }
22 UINT ThreadProc17(LPVOID pParam)
23 {
24
25 WaitForSingleObject(hSemaphore, INFINITE);
26
27 AfxMessageBox("線程三正在執(zhí)行!");
28
29 ReleaseSemaphore(hSemaphore, 1, NULL);
30 return 0;
31 }
32 ……
33 void CSample08View::OnSemaphore()
34 {
35 hSemaphore = CreateSemaphore(NULL, 2, 2, NULL); // 創(chuàng)建信號量對象
36
37 AfxBeginThread(ThreadProc15, NULL); // 開啟線程
38 AfxBeginThread(ThreadProc16, NULL);
39 AfxBeginThread(ThreadProc17, NULL);
40 }
在MFC中，通過CSemaphore類對信號量作了表述。該類只具有一個構(gòu)造函數(shù)，可以構(gòu)造一個信號量對象，并對初始資源計(jì)數(shù)、最大資源計(jì)數(shù)、對象名和安全屬性等進(jìn)行初始化，其原型如下：
1 CSemaphore( LONG lInitialCount = 1, LONG lMaxCount = 1, LPCTSTR pstrName = NULL, LPSECURITY_ATTRIBUTES lpsaAttributes = NULL );
在構(gòu)造了CSemaphore類對象后，任何一個訪問受保護(hù)共享資源的線程都必須通過CSemaphore從父類CSyncObject類繼承得到的Lock（）和UnLock（）成員函數(shù)來訪問或釋放CSemaphore對象。與前面介紹的幾種通過MFC類保持線程同步的方法類似，通過CSemaphore類也可以將前面的線程同步代碼進(jìn)行改寫，這兩種使用信號量的線程同步方法無論是在實(shí)現(xiàn)原理上還是從實(shí)現(xiàn)結(jié)果上都是完全一致的。下面給出經(jīng)MFC改寫后的信號量線程同步代碼：
1 // MFC信號量類對象
2 CSemaphore g_clsSemaphore(2, 2);
3 UINT ThreadProc24(LPVOID pParam)
4 {
5 // 試圖進(jìn)入信號量關(guān)口
6 g_clsSemaphore.Lock();
7 // 線程任務(wù)處理
8 AfxMessageBox("線程一正在執(zhí)行!");
9 // 釋放信號量計(jì)數(shù)
10 g_clsSemaphore.Unlock();
11 return 0;
12 }
13 UINT ThreadProc25(LPVOID pParam)
14 {
15 // 試圖進(jìn)入信號量關(guān)口
16 g_clsSemaphore.Lock();
17 // 線程任務(wù)處理
18 AfxMessageBox("線程二正在執(zhí)行!");
19 // 釋放信號量計(jì)數(shù)
20 g_clsSemaphore.Unlock();
21 return 0;
22 }
23 UINT ThreadProc26(LPVOID pParam)
24 {
25 // 試圖進(jìn)入信號量關(guān)口
26 g_clsSemaphore.Lock();
27 // 線程任務(wù)處理
28 AfxMessageBox("線程三正在執(zhí)行!");
29 // 釋放信號量計(jì)數(shù)
30 g_clsSemaphore.Unlock();
31 return 0;
32 }
33 ……
34 void CSample08View::OnSemaphoreMfc()
35 {
36 // 開啟線程
37 AfxBeginThread(ThreadProc24, NULL);
38 AfxBeginThread(ThreadProc25, NULL);
39 AfxBeginThread(ThreadProc26, NULL);
40 }
4.互斥內(nèi)核對象
互斥（Mutex）是一種用途非常廣泛的內(nèi)核對象。能夠保證多個線程對同一共享資源的互斥訪問。同臨界區(qū)有些類似，只有擁有互斥對象的線程才具有訪問資源的權(quán)限，由于互斥對象只有一個，因此就決定了任何情況下此共享資源都不會同時被多個線程所訪問。當(dāng)前占據(jù)資源的線程在任務(wù)處理完后應(yīng)將擁有的互斥對象交出，以便其他線程在獲得后得以訪問資源。與其他幾種內(nèi)核對象不同，互斥對象在操作系統(tǒng)中擁有特殊代碼，并由操作系統(tǒng)來管理，操作系統(tǒng)甚至還允許其進(jìn)行一些其他內(nèi)核對象所不能進(jìn)行的非常規(guī)操作。
以互斥內(nèi)核對象來保持線程同步可能用到的函數(shù)主要有CreateMutex（）、OpenMutex（）、ReleaseMutex（）、WaitForSingleObject（）和WaitForMultipleObjects（）等。在使用互斥對象前，首先要通過CreateMutex（）或OpenMutex（）創(chuàng)建或打開一個互斥對象。CreateMutex（）函數(shù)原型為：
1 HANDLE CreateMutex(
2 LPSECURITY_ATTRIBUTES lpMutexAttributes, // 安全屬性指針
3 BOOL bInitialOwner, // 初始擁有者
4 LPCTSTR lpName // 互斥對象名
5 );
參數(shù)bInitialOwner主要用來控制互斥對象的初始狀態(tài)。一般多將其設(shè)置為FALSE，以表明互斥對象在創(chuàng)建時并沒有為任何線程所占有。如果在創(chuàng)建互斥對象時指定了對象名，那么可以在本進(jìn)程其他地方或是在其他進(jìn)程通過OpenMutex（）函數(shù)得到此互斥對象的句柄。OpenMutex（）函數(shù)原型為：
1 HANDLE OpenMutex(
2 DWORD dwDesiredAccess, // 訪問標(biāo)志
3 BOOL bInheritHandle, // 繼承標(biāo)志
4 LPCTSTR lpName // 互斥對象名
5 );
當(dāng)目前對資源具有訪問權(quán)的線程不再需要訪問此資源而要離開時，必須通過ReleaseMutex（）函數(shù)來釋放其擁有的互斥對象，其函數(shù)原型為：
1 BOOL ReleaseMutex(HANDLE hMutex);
其唯一的參數(shù)hMutex為待釋放的互斥對象句柄。至于WaitForSingleObject（）和WaitForMultipleObjects（）等待函數(shù)在互斥對象保持線程同步中所起的作用與在其他內(nèi)核對象中的作用是基本一致的，也是等待互斥內(nèi)核對象的通知。但是這里需要特別指出的是：在互斥對象通知引起調(diào)用等待函數(shù)返回時，等待函數(shù)的返回值不再是通常的WAIT_OBJECT_0（對于WaitForSingleObject（）函數(shù)）或是在WAIT_OBJECT_0到WAIT_OBJECT_0+nCount-1之間的一個值（對于WaitForMultipleObjects（）函數(shù)），而是將返回一個WAIT_ABANDONED_0（對于WaitForSingleObject（）函數(shù)）或是在WAIT_ABANDONED_0到WAIT_ABANDONED_0+nCount-1之間的一個值（對于WaitForMultipleObjects（）函數(shù)）。以此來表明線程正在等待的互斥對象由另外一個線程所擁有，而此線程卻在使用完共享資源前就已經(jīng)終止。除此之外，使用互斥對象的方法在等待線程的可調(diào)度性上同使用其他幾種內(nèi)核對象的方法也有所不同，其他內(nèi)核對象在沒有得到通知時，受調(diào)用等待函數(shù)的作用，線程將會掛起，同時失去可調(diào)度性，而使用互斥的方法卻可以在等待的同時仍具有可調(diào)度性，這也正是互斥對象所能完成的非常規(guī)操作之一。
在編寫程序時，互斥對象多用在對那些為多個線程所訪問的內(nèi)存塊的保護(hù)上，可以確保任何線程在處理此內(nèi)存塊時都對其擁有可靠的獨(dú)占訪問權(quán)。下面給出的示例代碼即通過互斥內(nèi)核對象hMutex對共享內(nèi)存快g_cArray[]進(jìn)行線程的獨(dú)占訪問保護(hù)。下面給出實(shí)現(xiàn)代碼清單：
1 // 互斥對象
2 HANDLE hMutex = NULL;
3 char g_cArray[10];
4 UINT ThreadProc18(LPVOID pParam)
5 {
6 // 等待互斥對象通知
7 WaitForSingleObject(hMutex, INFINITE);
8 // 對共享資源進(jìn)行寫入操作
9 for (int i = 0; i < 10; i++)
10 {
11 g_cArray[i] = 'a';
12 Sleep(1);
13 }
14 // 釋放互斥對象
15 ReleaseMutex(hMutex);
16 return 0;
17 }
18 UINT ThreadProc19(LPVOID pParam)
19 {
20 // 等待互斥對象通知
21 WaitForSingleObject(hMutex, INFINITE);
22 // 對共享資源進(jìn)行寫入操作
23 for (int i = 0; i < 10; i++)
24 {
25 g_cArray[10 - i - 1] = 'b';
26 Sleep(1);
27 }
28 // 釋放互斥對象
29 ReleaseMutex(hMutex);
30 return 0;
31 }
32 ……
33 void CSample08View::OnMutex()
34 {
35 // 創(chuàng)建互斥對象
36 hMutex = CreateMutex(NULL, FALSE, NULL);
37 // 啟動線程
38 AfxBeginThread(ThreadProc18, NULL);
39 AfxBeginThread(ThreadProc19, NULL);
40 // 等待計(jì)算完畢
41 Sleep(300);
42 // 報(bào)告計(jì)算結(jié)果
43 CString sResult = CString(g_cArray);
44 AfxMessageBox(sResult);
45 }
互斥對象在MFC中通過CMutex類進(jìn)行表述。使用CMutex類的方法非常簡單，在構(gòu)造CMutex類對象的同時可以指明待查詢的互斥對象的名字，在構(gòu)造函數(shù)返回后即可訪問此互斥變量。CMutex類也是只含有構(gòu)造函數(shù)這唯一的成員函數(shù)，當(dāng)完成對互斥對象保護(hù)資源的訪問后，可通過調(diào)用從父類CSyncObject繼承的UnLock（）函數(shù)完成對互斥對象的釋放。CMutex類構(gòu)造函數(shù)原型為：
CMutex( BOOL bInitiallyOwn = FALSE, LPCTSTR lpszName = NULL, LPSECURITY_ATTRIBUTES lpsaAttribute = NULL );
該類的適用范圍和實(shí)現(xiàn)原理與API方式創(chuàng)建的互斥內(nèi)核對象是完全類似的，但要簡潔的多，下面給出就是對前面的示例代碼經(jīng)CMutex類改寫后的程序?qū)崿F(xiàn)清單：
1 CMutex g_clsMutex(FALSE, NULL); // MFC互斥類對象
2
3 UINT ThreadProc27(LPVOID pParam)
4 {
5 g_clsMutex.Lock(); // 等待互斥對象通知
6
7 for (int i = 0; i < 10; i++) // 對共享資源進(jìn)行寫入操作
8 {
9 g_cArray[i] = 'a';
10 Sleep(1);
11 }
12
13 g_clsMutex.Unlock(); // 釋放互斥對象
14 return 0;
15 }
16 UINT ThreadProc28(LPVOID pParam)
17 {
18 g_clsMutex.Lock();
19
20 for (int i = 0; i < 10; i++)
21 {
22 g_cArray[10 - i - 1] = 'b';
23 Sleep(1);
24 }
25
26 g_clsMutex.Unlock();
27 return 0;
28 }
29 ……
30 void CSample08View::OnMutexMfc()
31 {
32 AfxBeginThread(ThreadProc27, NULL);
33 AfxBeginThread(ThreadProc28, NULL);
34
35 Sleep(300);
36
37 CString sResult = CString(g_cArray);
38 AfxMessageBox(sResult);
39 }