用VC6实现Windows98下多线程编程技术.doc

标 题: [转载] 用 VC6 实现 Windows98 下多线程编程技术

发信站: NJU Lily BBS (Fri Jun 18 16:50:13 1999), 转信

【 以下文字转载自 VC 讨论区 】

【 原文由 danger 所发表 】

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摘 要

本文全面详尽的探讨了用 VC6 实现 Windows98 下多线程编程的技术。首先讨论

了线程的一些基本理论，包括线程的概念，优先级，以及同步问题。接着介绍了 VC6

中用 WIN32 API 函数库和 MFC 类库两种开发多线程应用程序的方法，分别包括线

程的创建，终止，设置和更改优先级，同步对象的使用等，线程同步是本文的重点。

本文还给出了两个编程实例--生产者消费者问题和五个哲学家吃通心粉问题。

关键词：进程 线程 多线程 优先级 同步 VC WIN32 API MF

目录

引言 1

1. 关于线程的讨论 1

2.2 创建和终止线程 3

2.3 挂起和继续执行线程 4

2.4 关于优先级的操作 4

2.5 同步对象的使用 4

2.5.1 信号量（Semaphore） 5

2.5.2 互斥量（Mutex Semaphore） 5

2.5.3 事件（Event）对象 5

2.5.4 临界区（Critical Section） 6

2.5.5 可等待定时器（Waitable Timer） 6

2.6 创建一个新的进程 6

2.7 一个用 WIN32 API 进行多线程编程的实例--生产者与消费者问题 6

3. 基于 MFC 的多线程编程 9

3.1 MFC 类库对多线程的支持 9

3.2 工作者线程（WORKER THREAD）的创建 9

3.3 创建用户界面线程（USER INTERFACE THREAD） 10

3.4 MFC 线程同步类和同步访问类的使用 10

3.5 用 MFC 进行多线程编程的一个实例--五个哲学家吃通心粉问题 11

引言

现代操作系统引入了线程的概念，多线程程序设计是一门崭新的技术。本文试

图全面详尽地探讨 Windows98 下的多线程编程技术，包括基于 WIN32 API 和基于

MFC 的两种不同的编程方法，着重探讨如何解决线程同步问题，并给出两个用 Visual

1.1 Windows98 下的多任务、多进程和多线程

Windows98 是一个多任务操作系统，它支持两种类型的多任务：基于进程(process)

的多任务和基于线程(thread)的多任务。进程是指正在执行的程序，在 Windows98 中

可以同时执行两个或多个任务进程，即运行多个程序，这就是普遍理解的基于进程

的线性地址空间。但进程本身是一个静态的概念，为了完成相应操作必须占有相应

的线程，正是线程负责执行包含在进程地址空间中的代码。一个进程内的所有线程

使用相同的 32 位线性地址空间，并共享所有的进程资源（包括打开的文件和动态分

配的内存），但每个线程有自己的堆栈和 CPU 寄存器，它们的执行由系统调度程序

控制。

基于线程的多任务允许一个程序的两个或多个部分同时执行，这样增加了程序

的维数，用户可以通过定义分离的执行线路来管理程序的执行，使编写出来的程序

更高效。例如，通常为后台计算创建一个线程。特别的，在多处理器系统中，多线

程可以极大地提高系统效率。

1.2 进程与线程的优先级

每个进程和线程都有相应的优先级设置，线程的优先级决定它何时运行和接收

多少 CPU 时间。最终的优先级共 32 级，是从 0 到 31 的数值，称为基本优先级别（base

priority level）。系统按照不同的优先级调度线程的运行。

0-15 级是普通优先级，线程的优先级可以动态变化，高优先级线程优先运行，

只有高优先级线程不运行时，才调度低优先级线程运行。优先级相同的线程按照时

程的运行不按照时间片轮转，而是先运行的线程就先控制 CPU，如果它不主动放弃

线程优先级 = 进程优先级类 + 线程相对优先级

HIGH_PRIORITY_CLASS 13

NORMAL_PRIORITY_CLASS 前台为 9,后台为 7

IDLE_PRIORITY_CLASS 4

进程的相对优先级：

THREAD_PRIORITY_LOWEST 比所在进程优先级低两个级别

THREAD_PRIORITY_NORMAL 与进程同级

THREAD_PRIORITY_HIGHEST 比所在进程优先级高两个级别

HREAD_PRIORITY_IDLE 基本优先级为 1。对于

REALTIME_PRIORITY_CLASS 进程，优先级为 16

THREAD_PRIORITY_TIME_CRITICAL 基本优先级为 15。对于

1.3 线程同步

程序的并发执行往往带来与时间有关的错误，甚至引发灾难性的后果。这需要

引入同步机制。使用多进程与多线程时，有时需要协同两种或多种动作，此过程就

称同步（Synchronization）。引入同步机制的第一个原因是为了控制线程之间的资源

同步访问，因为多个线程在共享资源时如果发生访问冲突通常会带来不正确的后果。

例如，一个线程正在更新一个结构，同时另一个线程正试图读取同一个结构。结果，

我们将无法得知所读取的数据是新的还是旧的，或者是二者的混合。第二个原因是

有时要求确保线程之间的动作以指定的次序发生，如一个线程需要等待由另外一个

线程所引起的事件。

为了在多线程程序中解决同步问题，Windows98 提供了四种主要的同步对象，

每种对象相对于线程有两种状态——信号状态（signal state）和非信号状态（nonsignal

state）。当相关联的同步对象处于信号状态时，线程可以执行（访问共享资源），反

之必须等待。这四种同步对象是：

（1）事件对象（Event）。事件对象作为标志在线程间传递信号。一个或多个线

程可等待一个事件对象，当指定的事件发生时，事件对象通知等待线程可以开始执

行。它有两种类型：自动重置（auto-reset）事件和手动重置（manual-reset）事件。

程可以访问该资源之前，前一个线程必须释放临界区对象，以便新的线程可以索取

（4）信号量（Semaphore）。信号量可以允许一个或有限个线程访问共享资源。

一个线程时，计数器的值减 1，当一个线程释放它时，计数器值加 1。当计数器值小

于等于 0 时，相应线程必须等待。信号量是 Windows98 同步系统的核心。从本质上

讲，互斥量是信号量的一种特殊形式。

Windows98/NT 还提供了另外一种 Windows95 没有的同步对象：可等待定时器

（Waitable Timer）。它可以封锁线程的执行，直到到达某一具体时间。这可以用于

后台任务。

用 VC++6 开发 Windows98 应用程序有两种方法，一种是利用 Win32 API 函数

编写 C 风格的 Win32 应用程序，另一种是利用 MFC（Microsoft Foundation Classes）

类库编写 C++风格的 Win32 应用程序。两种方法各有优缺点，基于 Win32 API 的应

用程序代码小巧，运行效率高，但开发难度较大；基于 MFC 的应用程序开发速度较

辅助线程。Win32 API 函数库中提供了多线程控制函数，下面将予以讨论。

2.1 编写线程函数

每个线程的执行都起始于在进程内对线程函数的调用，线程函数就是新执行线

程的入口点（线程起始地址）。线程函数应具有下面的原型：

DWORD WINAPI MyThreadFunc(LPVOID param);

用户需要在自己的程序中编写这个函数。

2.2 创建和终止线程

任何线程都可以通过调用 WIN32 API 函数 CreateThread()来创建线程，其原型

如下：

HANDLE CreateThread(

LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes, // 安全属性指针

DWORD dwStackSize,

// 堆栈大小

LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress, // 线程起始地址

LPVOID lpParameter,

DWORD dwCreationFlags,

选 NULL 即可；dwStackSize 如为 0,则堆栈大小与主线程相同；dwCreationFlags 有

ResumeThread()。该函数如果操作成功则返回线程的句柄，失败则返回 NULL。

线程被创建后，正常情况下就运行直到线程函数返回。用户也可调用下面两个

函数来终止线程：

VOID ExitThread(DWORD dwStatus); //dwStatus 为终止状态（

退出代码）

return 返回，系统将该线程从调度队列中删除，并复位堆栈。实际上，线程函数运

一个线程通过调用 TerminateThread()可以强迫另一个线程立刻停止，它第一个

参数指出了将被终止的线程的句柄。需要注意的是，它不释放线程占用的资源，不

做清除内存的操作，这样可能会引起系统不稳定。

如果多线程程序中使用了标准 C 库函数，并用 CreateThread()和 ExitThread()，

和 lstrlen()来代替 sprintf()和 strlen()。这样，使用 CreateThread()和 ExitThread()不会

出现问题。

2.3 挂起和继续执行线程

一个线程可以挂起和继续执行另外一个线程，使用的函数是：

DWORD SuspendThread(HANDLE hThread);