多线程编程之一——问题提出

昵称144186 2009-05-09

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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：

void CSingleThreadDlg::OnSleepSixSecond()
{
Sleep(6000); //延时6秒
}

　　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。

1、HANDLE CreateThread(LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes,
DWORD dwStackSize,
LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress,
LPVOID lpParameter,
DWORD dwCreationFlags,
LPDWORD lpThreadId);

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。

2、DWORD SuspendThread(HANDLE hThread);

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。

3、DWORD ResumeThread(HANDLE hThread);

该函数用于结束线程的挂起状态，执行线程。

4、VOID ExitThread(DWORD dwExitCode);

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。

5、BOOL TerminateThread(HANDLE hThread,DWORD dwExitCode);

　　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。

6、BOOL PostThreadMessage(DWORD idThread,
UINT Msg,
WPARAM wParam,
LPARAM lParam);

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：
```
void ThreadFunc();
    
```
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：
```
	HANDLE hThread;
    DWORD ThreadID;
    
```
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 ：

volatile BOOL 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。

编写线程函数：

void ThreadFunc()
    {
    CTime time;
    CString strTime;
    m_bRun=TRUE;
    while(m_bRun)
    {
    time=CTime::GetCurrentTime();
    strTime=time.Format("%H:%M:%S");
    ::SetDlgItemText(AfxGetMainWnd()->m_hWnd,IDC_TIME,strTime);
    Sleep(1000);
    }
    }

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：

void CMultiThread1Dlg::OnStart()
    {
    // TODO: Add your control notification handler code here
    hThread=CreateThread(NULL,
    0,
    (LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadFunc,
    NULL,
    0,
    &ThreadID);
    GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(FALSE);
    GetDlgItem(IDC_STOP)->EnableWindow(TRUE);
    }

双击IDC_STOP按钮，完成该按钮的消息函数：

void CMultiThread1Dlg::OnStop()
    {
    // TODO: Add your control notification handler code here
    m_bRun=FALSE;
    GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(TRUE);
    GetDlgItem(IDC_STOP)->EnableWindow(FALSE);
    }

编译并运行该例程，体会使用Win32 API编写的多线程。