Windows的對話框是獲取信息輸入的主要手段,增加線程則是獲得更好UI響應的重要方式。由于Windows在處理對話框時進行線程調度的特殊性,如果不對此加以特別注意,增加線程可能不能帶來UI響應的改善。
1 跨線程創建對話框
1.1 需求
有這樣的應用場景:創建非模態對話框后需要馬上做些耗時的工作,而同時又希望能夠立刻在對話框上操作,所以,希望讓非模態對話框工作在單獨的線程上。
1.2 方案
主線程啟動一個UI線程,并且,讓這個線程創建非模態對話框。
想法是:既然用單獨的線程創建了對話框,所以,主線程在創建UI線程后,就可以繼續自己其他耗時的工作了。
1.3 實現
用一個簡單的例子程序來試驗這個方案:在VC++中創建一個基于SDI的MFC應用程序,在其CView派生類中處理“Call”菜單命令,創建派生自CWinThread的UI線程,在這個UI線程初始化過程中創建一個對話框。
1.3.1 單獨的UI線程創建對話框
實現一個派生自CWinThread的UI線程類,其中最關鍵的是CreateMyDlg和DestroyMyDlg函數。
類如下
class UIWorker : public CWinThread
{
DECLARE_DYNCREATE(UIWorker)
protected:
UIWorker(); // protected constructor used by dynamic creation
// Attributes
public:
// Operations
public:
bool CreateMyDlg( void );
void SetOwnerWnd( HWND hWnd );
void DestroyMyDlg( void );
……
private:
CDlgUserTest* m_pDlgTest;
HWND m_hOwnerWnd;
};
CreateMyDlg和DestroyMyDlg的實現都非常簡單
bool UIWorker::CreateMyDlg( void )
{
m_pDlgTest = new CDlgUserTest;
if ( NULL == m_pDlgTest )
{
return false;
}
CWnd* pWnd = NULL;
if ( NULL != m_hOwnerWnd )
{
pWnd = reinterpret_cast<CWnd*>( CWnd::FromHandle( m_hOwnerWnd ));
if ( NULL == pWnd )
{
return false;
}
}
BOOL bSuccess = m_pDlgTest->Create( IDD_DIALOG_TEST, pWnd );
if ( bSuccess )
{
bSuccess = m_pDlgTest->ShowWindow( SW_SHOW );
}
return bSuccess?true:false;
}
void UIWorker::DestroyMyDlg( void )
{
if ( NULL != m_pDlgTest )
{
delete m_pDlgTest;
m_pDlgTest = NULL;
}
}
1.3.2 主線程創建UI線程
主線程就更加簡單了。在菜單的對應操作中,創建線程,為了表示主線程繼續工作,提供一個循環。
bool CUserView::Call(void)
{
m_pUIWorker = static_cast<UIWorker*>( AfxBeginThread(
RUNTIME_CLASS( UIWorker )));
for ( int i = 0; i < 100000; ++i )
for ( int j = 0; j < 10000; ++j )
;
return true;
}
1.4 結果:奇怪的延遲
希望達到的效果是:
主程序啟動后,顯示一個單文檔視界面,有一個Work菜單
點擊Call菜單后,對話框應該馬上彈出,顯示為:
執行中,對話框不會馬上彈出,而會等待一定的時間,直到循環結束,CUserView的Call函數返回,對話框才會彈出。等待的時間和循環的長短成正比。
2 問題分析
2.1 不單純的對話框:要求Windows作特殊處理
對話框是一種很不單純的窗口。無論是創建、消息分發還是銷毀,Windows都會對對話框做一些特殊的處理。如果用SDK進行對話框編程,就會發現創建對話框需要專門的Win32 API。而且,我們查閱平臺SDK的講述時,也會發現對話框需要Windows進行若干額外的“照顧”。事實上,之所以會出現前述的“延遲”情況,就是Windows進行額外協調的結果。
2.2 窗口協調導致等待
2.2.1 Windows協調對話框彈出過程
使用SPY++研究窗口消息,會發現非模態對話框創建時,原來擁有焦點的窗口會收到WM_KILLFOCUS消息,而且獲得焦點的窗口是創建的對話框。
2.2.2 線程需要分發消息,不能堵塞
根據例子來看,這個窗口焦點的協調過程被上升到了線程協調的層次。現象就是:如果被去激活的窗口的線程被阻塞,不能立刻處理WM_KILLFOCUS消息的話,創建對話框的線程也會被阻塞,對話框一直不能被顯示出來,直到線程不再阻塞,WM_KILLFOCUS被分發和處理。
2.3 解決方案
這個問題產生的原因是:在主線程繁忙的時候有主線程必須要處理的消息,也就是主線程消息循環因為窗口處理函數占用時間過長而被阻塞。因此,這個問題更多是一個設計問題而非技術難點。也許,我們該問的是:
n 我真的要用一個冗長的工作來阻塞主線程這樣長的時間嗎?
n 我是否可以在單獨的一個工作者線程中來處理這個長的工作?
考慮了其他的可能性后,如果對上述問題的答案仍然為“是”的話,可以采取以下解決方案:因為我們缺少的是消息循環,所以,加上消息循環,讓對話框能夠顯示出來之后,再去進行其他工作的處理。
bool CUserView::Call(void)
{
m_pUIWorker = static_cast<UIWorker*>( AfxBeginThread(
RUNTIME_CLASS( UIWorker )));
while ( !m_pUIWorker->GetDoneFlag())
{
MSG msg;
::GetMessage( &msg, this->m_hWnd, NULL, NULL );
::TranslateMessage( &msg );
::DispatchMessage( &msg );
}
for ( int i = 0; i < 100000; ++i )
for ( int j = 0; j < 10000; ++j )
;
return true;
}
紅色的代碼就是加上消息循環。要注意的是,相應的線程類里面應該在顯示出對話框后設置一個標志,并且讓主線程可以查詢到這個標志,從而終止這個臨時的消息循環。
3 啟示
3.1 Windows線程調度
Windows的線程調度原則對于程序員來說非常簡單。這條原則是:程序員無法決定線程調度過程。
只是因為“程序員無法決定線程調度過程”,并不意味著程序員不應該去了解一些特別的線程調度過程。在某些場合下,正如上面在和對話框相關的某些時機,也許,Windows的線程調度是有明確規則的。所以,大多數情況下,程序員可以認為Windows的線程調度對于自己來說是一個黑盒。但是,某些時候,這個盒子中間發生的事情也需要了解和掌握。
3.2 對話框
對話框是一個古老的話題,很多的人仔細討論了對話框的方方面面。對話框一直是Windows里面非常特殊的一種窗口。它的消息循環,與其他窗口的協調要求,都和普通的窗口有不同之處。因此,為了配合這些不同之處,Windows在線程協調上也做了一些手腳。
3.3 多線程編程更多是一種設計
更重要的啟示是:多線程需要更多的考慮設計。
毫無疑問,多線程可以使多種工作并行進行,提高工作效率,改善界面響應。然而,多線程應用中一個麻煩的問題是:決定對哪些工作使用單獨的線程。這個決定過程其實就是設計過程。如果設計方案不合理,比如,如本例子中反映出來的問題——在主線程被長時間的工作阻塞的情況下,增加的線程并不會給我們帶來明顯的響應改善。而且,如果設計方案不合理,會帶來更多的“臨時機制”的采用,如本例中必須增加一個單獨的消息循環,并且需要在兩個線程中就對話框是否創建出來進行通訊。這樣的實現在很大程度上削減了希望用多線程帶來的好處。