从单线程到多线程

来源:互联网 发布:如何查看淘宝退货率 编辑:程序博客网 时间:2024/04/27 18:19

进程(Process)是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动,是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。程序只是一组指令的有序集合,它本身没有任何运行的含义,只是一个静态实体。而进程则不同,它是程序在某个数据集上的执行,是一个动态实体。它因创建而产生,因调度而运行,因等待资源或事件而被处于等待状态,因完成任务而被撤消,反映了一个程序在一定的数据集上运行的全部动态过程。

  线程(Thread)是进程的一个实体,是CPU调度和分派的基本单位。线程不能够独立执行,必须依存在应用程序中,由应用程序提供多个线程执行控制。

  线程和进程的关系是:线程是属于进程的,线程运行在进程空间内,同一进程所产生的线程共享同一内存空间,当进程退出时该进程所产生的线程都会被强制退出并清除。线程可与属于同一进程的其它线程共享进程所拥有的全部资源,但是其本身基本上不拥有系统资源,只拥有一点在运行中必不可少的信息(如程序计数器、一组寄存器和栈),进程并不真正得运行程序,他只是分配资源得单位,只有线程才是真正得运行体 ,所以一个进程最少有一个主线程。 

在操作系统中引入线程带来的主要好处是:

  (1)在进程内创建、终止线程比创建、终止进程要快;

  (2)同一进程内的线程间切换比进程间的切换要快,尤其是用户级线程间的切换。另外,线程的出现还因为以下几个原因:

  (1)并发程序的并发执行,在多处理环境下更为有效。一个并发程序可以建立一个进程,而这个并发程序中的若干并发程序段就可以分别建立若干线程,使这些线程在不同的处理机上执行。

  (2)每个进程具有独立的地址空间,而该进程内的所有线程共享该地址空间。这样可以解决父子进程模型中,子进程必须复制父进程地址空间的问题。

  (3)线程对解决客户/服务器模型非常有效。


Win32进程间通信的方式主要有:

  (1)剪贴板(Clip Board);

  (2)动态数据交换(Dynamic Data Exchange);//DDE是一种动态数据交换机制(Dynamic Data ExchangeDDE)。使用DDE通讯需要两个Windows应用程序,其中一个作为服务器处理信息,另外一个作为客户机从服务器获得信息。客户机应用程序向当前所激活的服务器应用程序发送一条消息请求信息,服务器应用程序根据该信息作出应答,从而实现两个程序之间的数据交换。不太常用得东东- -#

  (3)部件对象模型(Component Object Model);//COMComponent Object Model,组件式对象模型),是组件之间相互接口的规范,是OLE和ActiveX的共同基础,其作用是使各软件组件和应用软件能够用一种统一的标准方式进行交互。COM不是一种面向对象的语言,而是一种与源代码无关的二进制标准。COM所建立的是一个软件模块与另一个软件模块之间的链接,而当这种链接建立之后,模块间就可以通过称之为“接口”的机制来进行通信。COM标准增加了保障系统和组件完整的安全机制,并扩展到分布式环境。
基于分布式环境下的COM被称为DCOM(Distributed COM,分布式组件对象模型)。DCOM是ActiveX的基础,它实现了COM对象与远程计算机上的另一个对象之间直接进行交互。DCOM规范定义了分散对象创建和对象间通信机制,规范本身不依赖于任何特定编程语言和操作系统,但目前该标准只在Microsoft Windows平台实现。


  (4)文件映射(File Mapping);

  (5)邮件槽(Mail Slots);

  (6)管道(Pipes);

  (7)Win32套接字(Socket);

  (8)远程过程调用(Remote Procedure Call);

  (9)WM_COPYDATA消息(WM_COPYDATA Message)。

2、获取进程信息

  在WIN32中,可使用在PSAPI .DLL中提供的Process status Helper函数帮助我们获取进程信息。

  (1)EnumProcesses()函数可以获取进程的ID,其原型为:

BOOL EnumProcesses(DWORD * lpidProcess, DWORD cb, DWORD*cbNeeded);


  参数lpidProcess:一个足够大的DWORD类型的数组,用于存放进程的ID值;

  参数cb:存放进程ID值的数组的最大长度,是一个DWORD类型的数据;

  参数cbNeeded:指向一个DWORD类型数据的指针,用于返回进程的数目;

  函数返回值:如果调用成功,返回TRUE,同时将所有进程的ID值存放在lpidProcess参数所指向的数组中,进程个数存放在cbNeeded参数所指向的变量中;如果调用失败,返回FALSE。


(2)GetModuleFileNameExA()函数可以实现通过进程句柄获取进程文件名,其原型为:

DWORD GetModuleFileNameExA(HANDLE hProcess, HMODULE hModule,LPTSTR lpstrFileName, DWORD nsize);


  参数hProcess:接受进程句柄的参数,是HANDLE类型的变量;

  参数hModule:指针型参数,在本文的程序中取值为NULL;

  参数lpstrFileName:LPTSTR类型的指针,用于接受主调函数传递来的用于存放进程名的字符数组指针;

  参数nsize:lpstrFileName所指数组的长度;

  函数返回值:如果调用成功,返回一个大于0的DWORD类型的数据,同时将hProcess所对应的进程名存放在lpstrFileName参数所指向的数组中;加果调用失败,则返回0。

Win32线程

  WIN32靠线程的优先级(达到抢占式多任务的目的)及分配给线程的CPU时间来调度线程。WIN32本身的许多应用程序也利用了多线程的特性,如任务管理器等。

  本质而言,一个处理器同一时刻只能执行一个线程("微观串行")。WIN32多任务机制使得CPU好像在同时处理多个任务一样,实现了"宏观并行"。其多线程调度的机制为:

  (1)运行一个线程,直到被中断或线程必须等待到某个资源可用;

  (2)保存当前执行线程的描述表(上下文);

  (3)装入下一执行线程的描述表(上下文);

  (4)若存在等待被执行的线程,则重复上述过程。

  WIN32下的线程可能具有不同的优先级,优先级的范围为0~31,共32级,其中31表示最高优先级,优先级0为系统保留。它们可以分成两类,即实时优先级和可变优先级:

  (1)实时优先级从16到31,是实时程序所用的高优先级线程,如许多监控类应用程序;

  (2)可变优先级从1到15,绝大多数程序的优先级都在这个范围内。。WIN32调度器为了优化系统响应时间,在它们执行过程中可动态调整它们的优先级。

Win32核心对象

  WIN32核心对象包括进程、线程、文件、事件、信号量、互斥体和管道,核心对象可能有不只一个拥有者,甚至可以跨进程。有一组WIN32 API与核心对象息息相关:

(1)WaitForSingleObject,用于等待对象的"激活",其函数原型为:

DWORD WaitForSingleObject(
 HANDLE hHandle, // 等待对象的句柄
 DWORD dwMilliseconds // 等待毫秒数,INFINITE表示无限等待
);
  可以作为WaitForSingleObject第一个参数的对象包括:Change notification、Console input、Event、Job、Memory resource notification、Mutex、Process、Semaphore、Thread和Waitable timer。不同得对象有不同得含义,Mutex能否进入临界区,Thread线程是否结束.

DWORD WaitForMultipleObjects(DWORD nCount,const HANDLE* pHandles,BOOL bWaitAll,DWORD dwMilliseconds);

nCount 等待得数目个数,pHandles句柄数组,bWaitAll是否等待所有对象都有效时才返回,dwMilliseconds等待得时间

(2)CloseHandle,用于关闭对象,其函数原型为:

BOOL CloseHandle(HANDLE hObject);

 

C运行时库

  在VC++6.0中,有两种多线程编程方法:一是使用C运行时库及WIN32 API函数,另一种方法是使用MFC,MFC对多线程开发有强大的支持。
标准C运行时库是1970年问世的,当时还没有多线程的概念。因此,C运行时库早期的设计者们不可能考虑到让其支持多线程应用程序。
Visual C++提供了两种版本的C运行时库,-个版本供单线程应用程序调用,另一个版本供多线程应用程序调用。多线程运行时库与单线程运行时库有两个重大差别:

(1)类似errno的全局变量,每个线程单独设置一个;

  这样从每个线程中可以获取正确的错误信息。

  (2)多线程库中的数据结构以同步机制加以保护。

  这样可以避免访问时候的冲突。

  Visual C++提供的多线程运行时库又分为静态链接库和动态链接库两类,而每一类运行时库又可再分为debug版和release版,因此Visual C++共提供了6个运行时库。如下表:

C运行时库 库文件 Single thread(static link) libc.lib Debug single thread(static link) Libcd.lib MultiThread(static link) libcmt.lib Debug multiThread(static link) libcmtd.lib MultiThread(dynamic link) msvert.lib Debug multiThread(dynamic link) msvertd.lib
  如果不使用VC多线程C运行时库来生成多线程程序,必须执行下列操作:

  (1)使用标准 C 库(基于单线程)并且只允许可重入函数集进行库调用;

  (2)使用 Win32 API 线程管理函数,如 CreateThread;

  (3)通过使用 Win32 服务(如信号量和 EnterCriticalSection 及 LeaveCriticalSection 函数),为不可重入的函数提供自己的同步。

  如果使用标准 C 库而调用VC运行时库函数,则在程序的link阶段会提示如下错误:

error LNK2001: unresolved external symbol __endthreadex
error LNK2001: unresolved external symbol __beginthreadex

VC中在工程-设置-C/C++-code generation-Use run-time library

分别是单线程版,多线程静态DLL版,多线程动态DLL版,都有DEBUG与RELEASE两种

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