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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。
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VC 多线程编程
一、问题的提出
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。
例程 2 MultiThread2
该线程演示了如何传送一个一个整型的参数到一个线程中,以及如何等待一个线程完成
处理。
建立一个基于对话框的工程 MultiThread2,在对话框 IDD_MULTITHREAD2_DIALOG 中加
入一个编辑框和一个按钮,ID 分别是 IDC_COUNT,IDC_START ,按钮控件的标题为“开
始”;
在 MultiThread2Dlg.h 文件中添加线程函数声明: void ThreadFunc(int integer);
注意,线程函数的声明应在类 CMultiThread2Dlg 的外部。
在类 CMultiThread2Dlg 内部添加 protected 型变量: HANDLE hThread;
DWORD ThreadID;
分别代表线程的句柄和 ID。
打开 ClassWizard,为编辑框 IDC_COUNT 添加 int 型变量 m_nCount。在 MultiThread2Dlg.cpp
文件中添加:void ThreadFunc(int integer)
{
int i;
for(i=0;i<integer;i++)
{
Beep(200,50);
Sleep(1000);
}
}
双击 IDC_START 按钮,完成该按钮的消息函数: void CMultiThread2Dlg::OnStart()
{
UpdateData(TRUE);
int integer=m_nCount;
hThread=CreateThread(NULL,
0,
(LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadFunc,
(VOID*)integer,
0,
&ThreadID);
GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(FALSE);
WaitForSingleObject(hThread,INFINITE);
GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(TRUE);
}
顺便说一下 WaitForSingleObject 函数,其函数原型为:DWORD
WaitForSingleObject(HANDLE hHandle,DWORD dwMilliseconds);
hHandle 为要监视的对象(一般为同步对象,也可以是线程)的句柄;
dwMilliseconds 为 hHandle 对象所设置的超时值,单位为毫秒;
当在某一线程中调用该函数时,线程暂时挂起,系统监视 hHandle 所指向的对象的状态。
如果在挂起的 dwMilliseconds 毫秒内,线程所等待的对象变为有信号状态,则该函数立即返
回;如果超时时间已经到达 dwMilliseconds 毫秒,但 hHandle 所指向的对象还没有变成有信
号状态,函数照样返回。参数 dwMilliseconds 有两个具有特殊意义的值:0 和 INFINITE。
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