MFC多线程与线程同步一

来源：互联网发布：刷球球大作战圣衣软件编辑：程序博客网时间：2024/05/17 07:02

MFC 多线程及线程同步

一、MFC对多线程编程的支持

　　MFC中有两类线程，分别称之为工作者线程和用户界面线程。二者的主要区别在于工作者线程没有消息循环，而用户界面线程有自己的消息队列和消息循环。
　　工作者线程没有消息机制，通常用来执行后台计算和维护任务，如冗长的计算过程，打印机的后台打印等。用户界面线程一般用于处理独立于其他线程执行之外的用户输入，响应用户及系统所产生的事件和消息等。但对于Win32的API编程而言，这两种线程是没有区别的，它们都只需线程的启动地址即可启动线程来执行任务。
　　在MFC中，一般用全局函数AfxBeginThread()来创建并初始化一个线程的运行，该函数有两种重载形式，分别用于创建工作者线程和用户界面线程。两种重载函数原型和参数分别说明如下：

　　(1) CWinThread* AfxBeginThread(

　　　　　　 AFX_THREADPROC pfnThreadProc,
       　　　　 LPVOID pParam,
       　　　　int nPriority = THREAD_PRIORITY_NORMAL,
       　　　　 UNT nStackSize = 0,
       　　　　 DWORD dwCreateFlags = 0,
       　　　　 LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttrs = NULL
      　　　　 );//用于创建工作者线程

　　PfnThreadProc:指向工作者线程的执行函数的指针，线程函数原型必须声明如下：

　　UINT ExecutingFunction(LPVOID pParam);

　　请注意，ExecutingFunction()应返回一个UINT类型的值，用以指明该函数结束的原因。一般情况下，返回0表明执行成功。

pParam：　　一个32位参数，执行函数将用某种方式解释该值。它可以是数值，或是指向一个结构的指针，甚至可以被忽略；
nPriority：　　线程的优先级。如果为0，则线程与其父线程具有相同的优先级；
nStackSize:　　线程为自己分配堆栈的大小，其单位为字节。如果nStackSize被设为0，则线程的堆栈被设置成与父线程堆栈相同大小；
dwCreateFlags：如果为0，则线程在创建后立刻开始执行。如果为CREATE_SUSPEND，则线程在创建后立刻被挂起；
lpSecurityAttrs：线程的安全属性指针，一般为NULL；

　　(2) CWinThread* AfxBeginThread(

　　　　　　 CRuntimeClass* pThreadClass,
       　　　　int nPriority = THREAD_PRIORITY_NORMAL,
       　　　　 UNT nStackSize = 0,
       　　　　 DWORD dwCreateFlags = 0,
       　　　　 LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttrs = NULL
      　　　　 );　

　　pThreadClass 是指向 CWinThread 的一个导出类的运行时类对象的指针，该导出类定义了被创建的用户界面线程的启动、退出等；其它参数的意义同形式1。使用函数的这个原型生成的线程也有消息机制，在以后的例子中我们将发现同主线程的机制几乎一样。

　　下面我们对CWinThread类的数据成员及常用函数进行简要说明。

m_hThread：　当前线程的句柄；
m_nThreadID: 　当前线程的ID；
m_pMainWnd：　指向应用程序主窗口的指针

　　BOOL CWinThread::CreateThread(DWORD dwCreateFlags=0,UINT nStackSize=0,LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttrs=NULL);

　　该函数中的dwCreateFlags、nStackSize、lpSecurityAttrs参数和API函数CreateThread中的对应参数有相同含义，该函数执行成功，返回非0值，否则返回0。
　　一般情况下，调用AfxBeginThread()来一次性地创建并启动一个线程，但是也可以通过两步法来创建线程：首先创建CWinThread类的一个对象，然后调用该对象的成员函数CreateThread()来启动该线程。

　　virtual BOOL CWinThread::InitInstance();

　　重载该函数以控制用户界面线程实例的初始化。初始化成功则返回非0值，否则返回0。用户界面线程经常重载该函数，工作者线程一般不使用InitInstance()。

　　virtual int CWinThread::ExitInstance();

　　在线程终结前重载该函数进行一些必要的清理工作。该函数返回线程的退出码，0表示执行成功，非0值用来标识各种错误。同InitInstance()成员函数一样，该函数也只适用于用户界面线程。

二、MFC中线程同步

　　在程序中使用多线程时，一般很少有多个线程能在其生命期内进行完全独立的操作。更多的情况是一些线程进行某些处理操作，而其他的线程必须对其处理结果进行了解。正常情况下对这种处理结果的了解应当在其处理任务完成后进行。
　　如果不采取适当的措施，其他线程往往会在线程处理任务结束前就去访问处理结果，这就很有可能得到有关处理结果的错误了解。例如，多个线程同时访问同一个全局变量，如果都是读取操作，则不会出现问题。如果一个线程负责改变此变量的值，而其他线程负责同时读取变量内容，则不能保证读取到的数据是经过写线程修改后的。
　　为了确保读线程读取到的是经过修改的变量，就必须在向变量写入数据时禁止其他线程对其的任何访问，直至赋值过程结束后再解除对其他线程的访问限制。象这种保证线程能了解其他线程任务处理结束后的处理结果而采取的保护措施即为线程同步。
　　线程的同步可分用户模式的线程同步和内核对象的线程同步两大类。用户模式中线程的同步方法主要有原子访问和临界区等方法。其特点是同步速度特别快，适合于对线程运行速度有严格要求的场合。
　　内核对象的线程同步则主要由事件、等待定时器、信号量以及信号灯等内核对象构成。由于这种同步机制使用了内核对象，使用时必须将线程从用户模式切换到内核模式，而这种转换一般要耗费近千个CPU周期，因此同步速度较慢，但在适用性上却要远优于用户模式的线程同步方式。

　　1.临界区
　　临界区（Critical Section）是一段独占对某些共享资源访问的代码，在任意时刻只允许一个线程对共享资源进行访问。如果有多个线程试图同时访问临界区，那么在有一个线程进入后其他所有试图访问此临界区的线程将被挂起，并一直持续到进入临界区的线程离开。临界区在被释放后，其他线程可以继续抢占，并以此达到用原子方式操作共享资源的目的。
　　临界区在使用时以CRITICAL_SECTION结构对象保护共享资源，并分别用EnterCriticalSection（）和LeaveCriticalSection（）函数去标识和释放一个临界区。所用到的CRITICAL_SECTION结构对象必须经过InitializeCriticalSection（）的初始化后才能使用，而且必须确保所有线程中的任何试图访问此共享资源的代码都处在此临界区的保护之下。否则临界区将不会起到应有的作用，共享资源依然有被破坏的可能。

CRITICAL_SECTION g_cs;              // 临界区结构对象
char g_cArray[10];                 // 共享资源

UINT ThreadProc10(LPVOID pParam)
{
　EnterCriticalSection(&g_cs);    　// 进入临界区
　for (int i = 0; i < 10; i++)      // 对共享资源进行写入操作
　{
　　g_cArray[i] = 'a';
　　Sleep(1);
　}

　LeaveCriticalSection(&g_cs);     　// 离开临界区
　return 0;
}
UINT ThreadProc11(LPVOID pParam)
{
　
　EnterCriticalSection(&g_cs);

　for (int i = 0; i < 10; i++)
　{
　　g_cArray[10 - i - 1] = 'b';
　　Sleep(1);
　}

　LeaveCriticalSection(&g_cs);
　return 0;
}
……
void CSample08View::OnCriticalSection()
{
　InitializeCriticalSection(&g_cs);　     // 初始化临界区
　
　AfxBeginThread(ThreadProc10, NULL);      // 启动线程
　AfxBeginThread(ThreadProc11, NULL);

　Sleep(300);

　CString sResult = CString(g_cArray);
　AfxMessageBox(sResult);
}

　　在使用临界区时，一般不允许其运行时间过长，只要进入临界区的线程还没有离开，其他所有试图进入此临界区的线程都会被挂起而进入到等待状态，并会在一定程度上影响。程序的运行性能。尤其需要注意的是不要将等待用户输入或是其他一些外界干预的操作包含到临界区。如果进入了临界区却一直没有释放，同样也会引起其他线程的长时间等待。换句话说，在执行了EnterCriticalSection（）语句进入临界区后无论发生什么，必须确保与之匹配的LeaveCriticalSection（）都能够被执行到。可以通过添加结构化异常处理代码来确保LeaveCriticalSection（）语句的执行。虽然临界区同步速度很快，但却只能用来同步本进程内的线程，而不可用来同步多个进程中的线程。
　未完待续。。。。。。