MFC下的多線(xiàn)程編程.ppt

MFC下的多線(xiàn)程編程,作者：陳帥,2008年7月30日,一、MFC 支持的兩種線(xiàn)程：,1. 用戶(hù)界面線(xiàn)程,通常用于處理用戶(hù)輸入及響應(yīng)用戶(hù)生成的事件和消息,并獨(dú)立地相應(yīng)正在應(yīng)用程序其他部分執(zhí)行的線(xiàn)程產(chǎn)生的消息和時(shí)間，并包含一個(gè)消息泵(a Message Pump)。用戶(hù)界面線(xiàn)程包含一個(gè)消息處理的循環(huán)，以應(yīng)對(duì)各種事件。,對(duì)于用戶(hù)來(lái)說(shuō)工作線(xiàn)程運(yùn)行在后臺(tái)。這就使得工作線(xiàn)程特別適合去等待一個(gè)事件的發(fā)生。,2. 工作線(xiàn)程,工作線(xiàn)程適用于處理那些不要求用戶(hù)輸入并且比較消耗時(shí)間的其 他任務(wù)（如大規(guī)模的重復(fù)計(jì)算，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的發(fā)送與接受）。,注意：,在MFC應(yīng)用程序中，所有的線(xiàn)程都是由CWinThread對(duì)象來(lái)表示的； CWinThread是用戶(hù)接口線(xiàn)程的基類(lèi)，CWinApp就是CWinThread派生出來(lái)的，在編寫(xiě)用戶(hù)接口線(xiàn)程時(shí)，也需要從CWinThread 類(lèi)派生出自己的線(xiàn)程類(lèi)； CWinThread同樣是工作線(xiàn)程的基類(lèi)，但在編寫(xiě)工作線(xiàn)程的時(shí)候，升值不必刻意地從CWinThread類(lèi)派生出自己的線(xiàn)程類(lèi)對(duì)象。用戶(hù)可以調(diào)用MFC框架的AfxBeginThread幫助函數(shù)，會(huì)創(chuàng)建CWinThread對(duì)象。 在Win32API中不區(qū)分兩種線(xiàn)程，它只需要知道線(xiàn)程的起始地址，就可以開(kāi)始執(zhí)行線(xiàn)程。,3.創(chuàng)建MFC的工作線(xiàn)程,(1).編程實(shí)現(xiàn)控制函數(shù),一個(gè)工作線(xiàn)程對(duì)應(yīng)一個(gè)控制函數(shù)。線(xiàn)程執(zhí)行的任務(wù)都應(yīng)編寫(xiě)在控制函數(shù)之中。編寫(xiě)實(shí)現(xiàn)工作線(xiàn)程的控制函數(shù)是創(chuàng)建工作線(xiàn)程的第一步。,控制函數(shù)的原型聲明是：UNIT ControlFunctionName(LPVOID pParam); 其中, UNIT ControlFunctionName:是控制函數(shù)的名字，自定。,參數(shù)pParam：是一個(gè)32位指針值，是啟動(dòng)工作線(xiàn)程時(shí)，有調(diào)用的AfxBeginThread()函數(shù)傳遞給工作線(xiàn)程的控制函數(shù)的。這個(gè)值既可以是指向簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)類(lèi)型的指針，用來(lái)傳遞int之類(lèi)的數(shù)值，也可是是指向包含了許多參數(shù)的結(jié)構(gòu)體或其他對(duì)象的指針；甚至可以忽略它。,(2).創(chuàng)建并啟動(dòng)工作線(xiàn)程,在進(jìn)程的主線(xiàn)程或其他線(xiàn)程中調(diào)用AfxBeginThread()函數(shù)就可以創(chuàng)建新的線(xiàn)程，并使線(xiàn)程開(kāi)始運(yùn)行。,AfxBeginThread()函數(shù)是MFC提供的幫助函數(shù)，有兩個(gè)重載版本，區(qū)別在于使用的入口參數(shù)不同。一個(gè)用于創(chuàng)建并啟動(dòng)用戶(hù)接口線(xiàn)程，一個(gè)用于創(chuàng)建并啟動(dòng)工作線(xiàn)程。,要?jiǎng)?chuàng)建并啟動(dòng)工作線(xiàn)程，必須采用如下的調(diào)用格式：,CWinThread* AfxBeginThread(,AFX_THREADPROC pfnThreadProc,LPVOID pParam, int nPriority = THREAD_PRIORITY_NORMAL, UINT nStackSize = 0, DWORD dwCreateFlags = 0, LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttrs = NULL );,參數(shù)pfnThreadProc:是一個(gè)指向工作線(xiàn)程的控制函數(shù)的指針，即控制函數(shù)的地址。創(chuàng)建工作線(xiàn)程是必須指定將在此線(xiàn)程內(nèi)部運(yùn)行的控制函數(shù)。,參數(shù)pParam：是一個(gè)指向某種類(lèi)型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)指針，執(zhí)行本函數(shù)時(shí)，將把這個(gè)指針進(jìn)一步傳遞給此線(xiàn)程的控制函數(shù)，使之成為線(xiàn)程控制函數(shù)的入口參數(shù)。,參數(shù)nPriority：通常設(shè)為0。,參數(shù)nStackSize：通常設(shè)為0。,參數(shù)dwCreateFlags ：通常設(shè)為0。,參數(shù)dwCreateFlags ：通常設(shè)為0。,參數(shù)lpSecurityAttrs：通常設(shè)為NULL。,(3)創(chuàng)建工作線(xiàn)程的例子,struct int n; double* pD; myData; myData ss;/定義了該類(lèi)型的變量，對(duì)該變量的初始化的代碼省略了 UNIT MyCalcFunc(LPVOID pParam) /如果入口函數(shù)為空指針，終止線(xiàn)程 if( pParam=NULL) AfxEndThread(MY_NULL_POINTTER_ERROR); int n=pParam-n; /數(shù)組元素個(gè)數(shù)； double* pD=pParam-pD; /指向數(shù)組的第一個(gè)元素； double sum=0; /數(shù)組元素之和； for(int i=0; in; i+) sum+=pDi;/數(shù)組之和； CString bb; bb.Format(“數(shù)組的和是：%d“,sum);/格式化顯示字符串； AfxMessageBox(bb); /顯示結(jié)果； return 0; ,(i) 編程實(shí)現(xiàn)線(xiàn)程控制函數(shù),(2)在程序進(jìn)程的主線(xiàn)程中調(diào)用AfxBeginThread()函數(shù)來(lái)創(chuàng)建并啟動(dòng)運(yùn)行這個(gè)線(xiàn)程。將控制函數(shù)名和結(jié)構(gòu)變量的地址作為參數(shù)來(lái)傳遞，其他的參數(shù)省略，表示使用默認(rèn)值。,AfxBeginThread(MyCalcFunc,一旦調(diào)用了此函數(shù)，線(xiàn)程就被創(chuàng)建，并開(kāi)始執(zhí)行線(xiàn)程函數(shù)。當(dāng)數(shù)據(jù)的計(jì)算完成時(shí)，函數(shù)將停止運(yùn)行，線(xiàn)程擁有的堆棧和其它的資源都將釋放。CWinThread對(duì)象將被刪除。,3. 創(chuàng)建并啟動(dòng)用戶(hù)界面線(xiàn)程,創(chuàng)建并啟動(dòng)用戶(hù)界面線(xiàn)程一般要經(jīng)過(guò)3個(gè)步驟： 第一步是從CWinThread類(lèi)派生出自己的線(xiàn)程類(lèi)； 第二步是改造這個(gè)線(xiàn)程類(lèi)，使它能夠完成用戶(hù)所希望的工作； 第三步是創(chuàng)建并啟動(dòng)用戶(hù)界面線(xiàn)程。,(1)從CWinThread類(lèi)派生出自己的線(xiàn)程類(lèi),要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)MFC的用戶(hù)界面線(xiàn)程，所要做的第一件事就是從CWinThread類(lèi)派生出自己的線(xiàn)程類(lèi)，一般借助ClassWizard來(lái)做這項(xiàng)工作。,(2)改造自己的線(xiàn)程類(lèi),(i)在這個(gè)線(xiàn)程類(lèi)的.h頭文件中，使用DECLARE_DYNCRATE宏來(lái)聲明這個(gè)類(lèi)；在用戶(hù)線(xiàn)程類(lèi)的.cpp實(shí)現(xiàn)文件中，使用IMPLEMENT_DYNCREATE宏來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)類(lèi)。,前者的調(diào)用格式是： DECLARE_DYNCRATE(class_name),其中class_name中是實(shí)際的類(lèi)名。,(ii)如果在一個(gè)類(lèi)中宣布使用了DECLARE_DYNCRATE宏，那么就必須在這個(gè)類(lèi)的.cpp實(shí)現(xiàn)文件中，使用IMPLEMENT_DYNCREATE宏。它的調(diào)用格式是： IMPLEMENT_DYNCREATE(class_name, base_class_name) 參數(shù)是實(shí)際的線(xiàn)程類(lèi)名和它的基類(lèi)名。,(iii)這個(gè)線(xiàn)程類(lèi)必須重載它的基類(lèi)(CWinThread類(lèi))的某些成員函數(shù)，如該類(lèi)的InitInstance()成員函數(shù)；對(duì)于基類(lèi)的其它成員函數(shù)，可以有選擇的重載，也可以使用缺省函數(shù)。,創(chuàng)建用戶(hù)界面線(xiàn)程時(shí)相關(guān)成員函數(shù)的重載,(vi) 創(chuàng)建新的用戶(hù)界面窗口類(lèi)，如窗口、對(duì)話(huà)框，并添加所需要的用戶(hù)界面控件，然后建立新建的線(xiàn)程類(lèi)與這些用戶(hù)界面窗口類(lèi)的聯(lián)系。,(v)利用類(lèi)向?qū)?，為新建的線(xiàn)程類(lèi)添加控件成員變量，添加響應(yīng)消息的成員函數(shù)，為它們編寫(xiě)實(shí)現(xiàn)的代碼,經(jīng)過(guò)以上步驟的改造，用戶(hù)的線(xiàn)程類(lèi)已經(jīng)具備了完成用戶(hù)任務(wù)的能力.,(3)創(chuàng)建并啟用用戶(hù)界面線(xiàn)程,要?jiǎng)?chuàng)建并啟動(dòng)用戶(hù)界面線(xiàn)程，可以使用MFC提供的AfxBeginThread()函數(shù)的另一個(gè)版本，其格式是：,CWinThread* AfxBeginThread( CRuntimeClass* pThreadClass, int nPriority = THREAD_PRIORITY_NORMAL, UINT nStackSize = 0, DWORD dwCreateFlags = 0, LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttrs = NULL );,參數(shù)pThreadClass:是一個(gè)指向CRuntimeClass類(lèi)對(duì)象的指針，該類(lèi)是從CWinThread類(lèi)繼承的。用戶(hù)界面線(xiàn)程運(yùn)行時(shí)類(lèi)就在第一步驟從CWinThread派生的線(xiàn)程類(lèi)，本參數(shù)就指向它，在實(shí)際調(diào)用時(shí)，一般使用RUNTIME_CLASS 宏將線(xiàn)程類(lèi)指針轉(zhuǎn)化為指向CRuntimeClass對(duì)象的指針。 其他的參數(shù)這和創(chuàng)建啟動(dòng)工作線(xiàn)程時(shí)一樣。,4.終止線(xiàn)程,(1) 正常終止線(xiàn)程,VOID PostQuitMessage()函數(shù)的調(diào)用格式是： VOID PostQuitMessage(int nExitCode); 參數(shù)nExitCode是一個(gè)整數(shù)型值，指定一個(gè)應(yīng)用程序的終止代碼。,PostQuitMessage()函數(shù)發(fā)送一個(gè)WM_QUIT消息到線(xiàn)程的消息隊(duì)列，并立即返回，沒(méi)有返回值。函數(shù)只是簡(jiǎn)單地告訴系統(tǒng)，這個(gè)線(xiàn)程要求終止。當(dāng)線(xiàn)程從它的消息隊(duì)列收到一個(gè)WM_QUIT消息時(shí)，會(huì)退出它的消息循環(huán)，并將控制權(quán)返回給系統(tǒng)，同時(shí)把WM_QUIT消息的wParam參數(shù)中的終止代碼也返回給系統(tǒng)，線(xiàn)程也就終止了。,(2)提前終止線(xiàn)程,要想在線(xiàn)程尚未完成它的工作時(shí)提前終止線(xiàn)程，只需從線(xiàn)程內(nèi)調(diào)用AfxEndThread函數(shù)，就可以強(qiáng)迫線(xiàn)程終止。此函數(shù)的調(diào)用格式是：,Void AfxEndThread(UNIT nExitCode);,參數(shù)nExitCode指定了線(xiàn)程的終止代碼。,執(zhí)行此函數(shù)將停止函數(shù)所在線(xiàn)程的執(zhí)行，撤銷(xiāo)該線(xiàn)程的堆棧，解除所有綁定到此線(xiàn)程動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)DLLs,并從內(nèi)存中刪除此線(xiàn)程。,(3)終止線(xiàn)程另一種方法：,使用Win32 API 提供的TerminateThread()函數(shù)，也可以用來(lái)終止一個(gè)正在運(yùn)行的線(xiàn)程，但是它產(chǎn)生的后果是不可預(yù)料的，一般僅用來(lái)終止堆棧中的死線(xiàn)程，而且此函數(shù)本身不做任何內(nèi)存的清除工作。,5.MFC下多線(xiàn)程的同步機(jī)制,(1)基本概念： 在程序中使用多線(xiàn)程時(shí)，一般很少有多個(gè)線(xiàn)程能在其生命期內(nèi)進(jìn)行完全獨(dú)立的操作。更多的情況是一些線(xiàn)程進(jìn)行某些處理操作，而其他的線(xiàn)程必須對(duì)其處理結(jié)果進(jìn)行了解。正常情況下對(duì)這種處理結(jié)果的了解應(yīng)當(dāng)在其處理任務(wù)完成后進(jìn)行。,下述對(duì)象是用來(lái)支持同步的： 1)信號(hào)量 2)互斥鎖 3)臨界區(qū) 4)事件,1)信號(hào)量,為了限制使用共享資源的線(xiàn)程數(shù)目，我們應(yīng)該使用信號(hào)量。信號(hào)量是一個(gè)內(nèi)核對(duì)象。它存儲(chǔ)了一個(gè)計(jì)數(shù)器變量來(lái)跟蹤使用共享資源的線(xiàn)程數(shù)目。例如，下面代碼使用CSemaphore類(lèi)創(chuàng)建了一個(gè)信號(hào)量對(duì)象，它確保在給定的時(shí)間間隔內(nèi)（由構(gòu)造函數(shù)第一個(gè)參數(shù)指定）最多只有5個(gè)線(xiàn)程能使用共享資源。還假定初始時(shí)沒(méi)有線(xiàn)程獲得資源：,CSemaphore g_Sem(5, 5);,一旦線(xiàn)程訪(fǎng)問(wèn)共享資源，信號(hào)量的計(jì)數(shù)器就減1.若變?yōu)?，則接下來(lái)對(duì)資源的訪(fǎng)問(wèn)會(huì)被拒絕，直到有一個(gè)持有資源的線(xiàn)程離開(kāi)（也就是說(shuō)釋放了信號(hào)量）。我們可以如下使用：,/ Try to use the shared resource :WaitForSingleObject(g_Sem, INFINITE); / Now the users counter of the semaphore has decremented by one / Use the shared resource / After we done, let other threads use the resource :ReleaseSemaphore(g_Sem, 1, NULL); / Now the users counter of the semaphore has incremented by one,互斥鎖設(shè)計(jì)為對(duì)同步訪(fǎng)問(wèn)共享資源進(jìn)行保護(hù)?；コ怄i在內(nèi)核中實(shí)現(xiàn)，因此需要進(jìn)入內(nèi)核模式操縱它們?；コ怄i不僅能在不同線(xiàn)程之間，也可以在不同進(jìn)程之間進(jìn)程同步。要跨進(jìn)程使用，則互斥鎖應(yīng)該是有名的。MFC中使用CMutex類(lèi)來(lái)操縱互斥鎖?？梢匀缦路绞绞褂茫?2)互斥鎖,CSingleLock singleLock( ,3)臨界區(qū),臨界區(qū)（Critical Section）是一段獨(dú)占對(duì)某些共享資源訪(fǎng)問(wèn)的代碼，在任意時(shí)刻只允許一個(gè)線(xiàn)程對(duì)共享資源進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。如果有多個(gè)線(xiàn)程試圖同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)臨界區(qū)，那么在有一個(gè)線(xiàn)程進(jìn)入后其他所有試圖訪(fǎng)問(wèn)此臨界區(qū)的線(xiàn)程將被掛起，并一直持續(xù)到進(jìn)入臨界區(qū)的線(xiàn)程離開(kāi)。臨界區(qū)在被釋放后，其他線(xiàn)程可以繼續(xù)搶占，并以此達(dá)到用原子方式操作共享資源的目的。,臨界區(qū)在使用時(shí)以CRITICAL_SECTION結(jié)構(gòu)對(duì)象保護(hù)共享資源，并分別用EnterCriticalSection（）和LeaveCriticalSection（）函數(shù)去標(biāo)識(shí)和釋放一個(gè)臨界區(qū)。所用到的CRITICAL_SECTION結(jié)構(gòu)對(duì)象必須經(jīng)過(guò)InitializeCriticalSection（）的初始化后才能使用，而且必須確保所有線(xiàn)程中的任何試圖訪(fǎng)問(wèn)此共享資源的代碼都處在此臨界區(qū)的保護(hù)之下。否則臨界區(qū)將不會(huì)起到應(yīng)有的作用，共享資源依然有被破壞的可能。,MFC為臨界區(qū)提供有一個(gè)CCriticalSection類(lèi)，使用該類(lèi)進(jìn)行線(xiàn)程同步處理是非常簡(jiǎn)單的，只需在線(xiàn)程函數(shù)中用CCriticalSection類(lèi)成員函數(shù)Lock()和UnLock()標(biāo)定出被保護(hù)代碼片段即可。,如：/ MFC臨界區(qū)類(lèi)對(duì)象 CCriticalSection g_clsCriticalSection; / 共享資源 char g_cArray10; UINT ThreadProc20(LPVOID pParam) / 進(jìn)入臨界區(qū) g_clsCriticalSection.Lock(); / 對(duì)共享資源進(jìn)行寫(xiě)入操作 for (int i = 0; i 10; i+) g_cArrayi = a; Sleep(1); / 離開(kāi)臨界區(qū) g_clsCriticalSection.Unlock(); return 0; ,4)事件,一般來(lái)說(shuō)，事件用于這樣的情形下：當(dāng)指定的動(dòng)作發(fā)生后，一個(gè)線(xiàn)程（或多個(gè)線(xiàn)程）才開(kāi)始執(zhí)行其任務(wù)。例如，一個(gè)線(xiàn)程可能等待必需的數(shù)據(jù)收集完后才開(kāi)始將其保存到硬盤(pán)上。,有兩種事件：手動(dòng)重置型和自動(dòng)重置型。通過(guò)使用事件，我們可以輕松地通知另一個(gè)線(xiàn)程特定的動(dòng)作已經(jīng)發(fā)生了。對(duì)于手動(dòng)重置型事件，線(xiàn)程使用它通知多個(gè)線(xiàn)程特定動(dòng)作已經(jīng)發(fā)生，而對(duì)于自動(dòng)重置型事件，線(xiàn)程使用它只可以通知一個(gè)線(xiàn)程。,在MFC中，CEvent類(lèi)封裝了事件對(duì)象（若在win32中，它是用一個(gè)HANDLE來(lái)表示的）。CEvent的構(gòu)造函數(shù)運(yùn)行我們選擇創(chuàng)建手動(dòng)重置型和自動(dòng)重置型事件。默認(rèn)的創(chuàng)建類(lèi)型是自動(dòng)重置型事件。為了通知正在等待的線(xiàn)程，我們可以調(diào)用CEvent:SetEvent方法，這個(gè)方法將會(huì)讓事件進(jìn)入已通知狀態(tài)。若事件是手動(dòng)重置型，則事件會(huì)保持已通知狀態(tài)，直到對(duì)應(yīng)的CEvent:ResetEvent被調(diào)用，這個(gè)方法將使得事件進(jìn)入未通知狀態(tài)。這個(gè)特性使得一個(gè)線(xiàn)程可以通過(guò)一個(gè)SetEvent調(diào)用去通知多個(gè)線(xiàn)程。若事件是自動(dòng)重置型，則所有正在等待的線(xiàn)程中只有一個(gè)線(xiàn)程會(huì)接收到通知。當(dāng)那個(gè)線(xiàn)程接收到通知后，事件會(huì)自動(dòng)進(jìn)入未通知狀態(tài)。,CEvent g_eventStart; UINT ThreadProc1(LPVOID pParam) :WaitForSingleObject(g_eventStart, INFINITE); return 0; UINT ThreadProc2(LPVOID pParam) :WaitForSingleObject(g_eventStart, INFINITE); return 0; ,在這個(gè)例子中，一個(gè)全局的