多线程编程之—问题提出

编写一个耗时的单线程程序：

新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：

1.

void

CSingleThreadDlg::OnSleepSixSecond()

2.

{

3.

Sleep(6000);

//延时6秒

4.

}

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。

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。

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。

三、Win32 API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.

1、

HANDLE

CreateThread(LPSECURITY_ATTRIBUTES
lpThreadAttributes,

2.

DWORD

dwStackSize,

3.

LPTHREAD_START_ROUTINE
lpStartAddress,

4.

LPVOID

lpParameter,

5.

DWORD

dwCreationFlags,

6.

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。

1.

2、

DWORD

SuspendThread(

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。

1.

3、

DWORD

ResumeThread(

HANDLE

hThread);

该函数用于结束线程的挂起状态，执行线程。

1.

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。

1.

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TerminateThread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。

1.

6、

BOOL

PostThreadMessage(

DWORD

idThread,

2.

UINT

Msg,

3.

WPARAM

wParam,

4.

LPARAM

lParam);

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、Win32 API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_TIME ，属性选中Read-only；　

在MultiThread1Dlg.h文件中添加线程函数声明：

1.

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：

1.

HANDLE

hThread;

2.

DWORD

ThreadID;

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 ：

1.

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，volatile 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：

01.

void

ThreadFunc()

02.

{

03.

CTime

time

;

04.

CString
strTime;

05.

m_bRun=TRUE;

06.

while

(m_bRun)

07.

{

08.

time

=CTime::GetCurrentTime();

09.

strTime=

time

.Format(

"%H:%M:%S"

);

10.

::SetDlgItemText(AfxGetMainWnd()->m_hWnd,IDC_TIME,strTime);

11.

Sleep(1000);

12.

}

13.

}

该线程函数没有参数，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：

01.

void

CMultiThread1Dlg::OnStart()

02.

{

03.

//
TODO: Add your control notification handler code here

04.

hThread=CreateThread(NULL,

05.

0,

06.

(LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadFunc,

07.

NULL,

08.

0,

09.

&ThreadID);

10.

GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(FALSE);

11.

GetDlgItem(IDC_STOP)->EnableWindow(TRUE);

12.

13.

}

双击IDC_STOP按钮，完成该按钮的消息函数：

1.

void

CMultiThread1Dlg::OnStop()

2.

{

3.

//
TODO: Add your control notification handler code here

4.

m_bRun=FALSE;

5.

GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(TRUE);

6.

GetDlgItem(IDC_STOP)->EnableWindow(FALSE);

7.

}

编译并运行该例程，体会使用Win32 API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：

1.

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:

1.

HANDLE

hThread;

2.

DWORD

ThreadID;

分别代表线程的句柄和ID。

打开ClassWizard，为编辑框IDC_COUNT添加int型变量m_nCount。 在MultiThread2Dlg.cpp文件中添加：

01.

void

ThreadFunc(

int

integer)

02.

{

03.

int

i;

04.

for

(i=0;i<integer;i++)

05.

{

06.

Beep(200,50);

07.

Sleep(1000);

08.

}

09.

}

双击IDC_START按钮，完成该按钮的消息函数：

01.

void

CMultiThread2Dlg::OnStart()

02.

{

03.

UpdateData(TRUE);

04.

int

integer=m_nCount;

05.

hThread=CreateThread(NULL,

06.

0,

07.

(LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadFunc,

08.

(

VOID

*)integer,

09.

0,

10.

&ThreadID);

11.

GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(FALSE);

12.

WaitForSingleObject(hThread,INFINITE);

13.

GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(TRUE);

14.

}

顺便说一下WaitForSingleObject函数，其函数原型为：

1.

DWORD

WaitForSingleObject(

HANDLE

hHandle,

DWORD

dwMilliseconds);

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：

1.

typedef

struct

2.

{

3.

int

firstArgu,

4.

long

secondArgu,

5.

…

6.

}myType,*pMyType;

创建线程时

1.

CreateThread(NULL,0,threadFunc,pMyType,…);

在threadFunc函数内部，可以使用“强制转换”：

1.

int

intValue=((pMyType)lpvoid)->firstArgu;

2.

long

longValue=((pMyType)lpvoid)->seconddArgu;

3.

……

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_MILLISECOND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：

1.

struct

threadInfo

2.

{

3.

UINT

nMilliSecond;

4.

CProgressCtrl*
pctrlProgress;

5.

};

线程函数的声明：

1.

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:

1.

HANDLE

hThread;

2.

DWORD

ThreadID;

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：

01.

void

CMultiThread3Dlg::OnStart()

02.

{

03.

//
TODO: Add your control notification handler code here

04.

05.

UpdateData(TRUE);

06.

Info.nMilliSecond=m_nMilliSecond;

07.

Info.pctrlProgress=&m_ctrlProgress;

08.

09.

hThread=CreateThread(NULL,

10.

0,

11.

(LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadFunc,

12.

&Info,

13.

0,

14.

&ThreadID);

15.

/*

16.

GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(FALSE);

17.

WaitForSingleObject(hThread,INFINITE);

18.

GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(TRUE);

19.

*/

20.

}

在函数BOOL CMultiThread3Dlg::OnInitDialog()中添加语句：

01.

{

02.

……

03.

04.

//
TODO: Add extra initialization here

05.

m_ctrlProgress.SetRange(0,99);

06.

m_nMilliSecond=10;

07.

UpdateData(FALSE);

08.

return

TRUE;

//
return TRUE  unless you set the focus to a control

09.

}

添加线程处理函数：UINT ThreadFunc(LPVOID lpParam)

01.

{

02.

threadInfo*
pInfo=(threadInfo*)lpParam;

03.

for

(

int

i=0;i<
100;i++)

04.

{

05.

int

nTemp=pInfo->nMilliSecond;

06.

07.

pInfo->pctrlProgress->SetPos(i);

08.

09.

Sleep(nTemp);

10.

}

11.

return

0;

12.

}

顺便补充一点，如果你在void CMultiThread3Dlg::OnStart() 函数中添加/* */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。

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_MULTITHREAD4_DIALOG中加入一个按钮IDC_TEST和一个编辑框IDC_COUNT，按钮标题为“测试” ， 编辑框属性选中Read-only；

在MultiThread4Dlg.cpp文件中进行如下操作：

添加公共变量

1.

volatile

BOOL

m_bRunFlag=TRUE;

该变量表示是否还能继续创建线程。

添加线程函数：

1.

DWORD

WINAPI
threadFunc(

LPVOID

threadNum)

2.

{

3.

while

(m_bRunFlag)

4.

{

5.

Sleep(3000);

6.

}

7.

return

0;

8.

}

只要 m_bRunFlag 变量为TRUE，线程一直运行。

双击按钮IDC_TEST，添加其响应消息函数：

01.

void

CMultiThread4Dlg::OnTest()

02.

{

03.

DWORD

threadID;

04.

GetDlgItem(IDC_TEST)->EnableWindow(FALSE);

05.

long

nCount=0;

06.

while

(m_bRunFlag)

07.

{

08.

if

(CreateThread(NULL,0,threadFunc,NULL,0,&threadID)==NULL)

09.

{

10.

m_bRunFlag=FALSE;

11.

break

;

12.

}

13.

else

14.

{

15.

nCount++;

16.

}

17.

}

18.

//不断创建线程，直到再不能创建为止

19.

m_nCount=nCount;

20.

UpdateData(FALSE);

21.

Sleep(5000);

22.

//延时5秒，等待所有创建的线程结束

23.

GetDlgItem(IDC_TEST)->EnableWindow(TRUE);

24.

m_bRunFlag=TRUE;

25.

}