Windows多线程编程.pdf
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1、1WindowsWindowsWindowsWindows 多线程编程多线程编程作者:韩耀旭多线程编程之一多线程编程之一问题提出问题提出.2一、问题的提出一、问题的提出.2二、多线程概述二、多线程概述.2三、三、Win32Win32Win32Win32APIAPIAPIAPI 对多线程编程的支持对多线程编程的支持.3四、四、Win32Win32Win32Win32APIAPIAPIAPI 多线程编程例程多线程编程例程.4例程 1 MultiThread1.4例程 2 MultiThread2.5例程 3 MultiThread3.6例程 4 MultiThread4.9多线程编程之二多线程编程
2、之二MFCMFCMFCMFC 中的多线程开发中的多线程开发.11五、五、MFCMFCMFCMFC 对多线程编程的支持对多线程编程的支持.11六、六、MFCMFCMFCMFC 多线程编程实例多线程编程实例.12例程 5 MultiThread5.12例程 6 MultiThread6.15多线程编程之三多线程编程之三线程间通讯线程间通讯.19七、线程间通讯七、线程间通讯.19例程 7 MultiThread7.19多线程编程之四多线程编程之四线程的同步线程的同步.23八、线程的同步八、线程的同步.23例程 8 MultiThread8.24例程 9 MultiThread9.26例程 10 Mu
3、ltiThread10.29注:参考自 http:/ 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
4、。二、多线程概述二、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
5、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
6、。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。3三、三、Win32Win32Win32Win32APIAPIAPIAPI 对多线程编程的支持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 dwStackSi
7、ze,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
8、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、DWORDSuspendThrea
9、d(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、DWORDResumeThread(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TerminateThr
10、ead 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);4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
11、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、四、Win32Win32Win32Win32APIAPIAPIAPI 多线程编程例程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
12、_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;DWORDThreadID;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,v
13、olatile 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);5该线
14、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 herehThread=CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadFunc,NULL,0,&ThreadID);GetDlgItem(IDC_START)-EnableWindow(FALSE);GetDlgItem(IDC_STOP)-Enable
15、Window(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 herem_bRun=FALSE;GetDlgItem(IDC_START)-EnableWindow(TRUE);GetDlgItem(IDC_STOP)-EnableWindow(FALSE);编译并运行该例程,体会使用 Win32API 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
16、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;DWORDThreadID;分别代表线程的句柄和 ID。6打开 Clas
17、sWizard,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;iEnableWindow(FALSE);WaitForSingleObject(hThread,INFINITE);GetDlgItem(IDC_START)-EnableWindow(TRUE);顺便说一下 WaitForSingleObject 函数,其函数原型为:DWORDWaitForSingleObject(HANDLE hHandle,DWORD dwMillis
18、econds);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。若为 0,则该函数立即返回;若
19、为 INFINITE,则线程一直被挂起,直到 hHandle 所指向的对象变为有信号状态时为止。本例程调用该函数的作用是按下 IDC_START 按钮后,一直等到线程返回,再恢复IDC_START 按钮正常状态。编译运行该例程并细心体会。例程 3 MultiThread3传送一个结构体给一个线程函数也是可能的,可以通过传送一个指向结构体的指针参数来完成。先定义一个结构体:7typedef structint firstArgu,long secondArgu,myType,*pMyType;创建线程时CreateThread(NULL,0,threadFunc,pMyType,);在 thre
20、adFunc 函数内部,可以使用“强制转换”:int intValue=(pMyType)lpvoid)-firstArgu;long longValue=(pMyType)lpvoid)-seconddArgu;例程 3 MultiThread3 将演示如何传送一个指向结构体的指针参数。建立一个基于对话框的工程 MultiThread3,在对话框 IDD_MULTITHREAD3_DIALOG 中加入一个编辑框 IDC_MILLISECOND,一个按钮 IDC_START,标题为“开始”,一个进度条 IDC_PROGRESS1;打开 ClassWizard,为编辑框 IDC_MILLISEC
21、OND 添加 int 型变量 m_nMilliSecond,为进度条 IDC_PROGRESS1 添加 CProgressCtrl 型变量 m_ctrlProgress;在 MultiThread3Dlg.h 文件中添加一个结构的定义:struct threadInfoUINT nMilliSecond;CProgressCtrl*pctrlProgress;线程函数的声明:UINT ThreadFunc(LPVOID lpParam);注意,二者应在类 CMultiThread3Dlg 的外部。在类 CMultiThread3Dlg 内部添加 protected 型变量:HANDLE hTh
22、read;DWORDThreadID;分别代表线程的句柄和 ID。在 MultiThread3Dlg.cpp 文件中进行如下操作:定义公共变量 threadInfo Info;双击按钮 IDC_START,添加相应消息处理函数:void CMultiThread3Dlg:OnStart()/TODO:Add your control notification handler code hereUpdateData(TRUE);Info.nMilliSecond=m_nMilliSecond;8Info.pctrlProgress=&m_ctrlProgress;hThread=CreateTh
23、read(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadFunc,&Info,0,&ThreadID);/*GetDlgItem(IDC_START)-EnableWindow(FALSE);WaitForSingleObject(hThread,INFINITE);GetDlgItem(IDC_START)-EnableWindow(TRUE);*/在函数 BOOL CMultiThread3Dlg:OnInitDialog()中添加语句:/TODO:Add extra initialization herem_ctrlProgress.SetRange(0,99
24、);m_nMilliSecond=10;UpdateData(FALSE);return TRUE;/return TRUEunless you set the focus to a control添加线程处理函数:UINT ThreadFunc(LPVOID lpParam)threadInfo*pInfo=(threadInfo*)lpParam;for(int i=0;inMilliSecond;pInfo-pctrlProgress-SetPos(i);Sleep(nTemp);return 0;顺便补充一点,如果你在 void CMultiThread3Dlg:OnStart()函数
25、中添加/*/语句,编译运行你就会发现进度条不进行刷新,主线程也停止了反应。什么原因呢?这是因为WaitForSingleObject 函数等待子线程(ThreadFunc)结束时,导致了线程死锁。因为WaitForSingleObject 函数会将主线程挂起(任何消息都得不到处理),而子线程 ThreadFunc正在设置进度条,一直在等待主线程将刷新消息处理完毕返回才会检测通知事件。这样两个线程都在互相等待,死锁发生了,编程时应注意避免。9例程 4 MultiThread4该例程测试在 Windows 下最多可创建线程的数目。建立一个基于对话框的工程 MultiThread4,在对话框 IDD
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- Windows 多线程 编程
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