1、-1-本章目标 了解进程和线程的区别 掌握多线程程序的应用场合 掌握利用API创建线程的方法 掌握利用MFC创建界面线程和工作者线程的方法 掌握使用全局变量和自定义消息实现线程通信的方法 掌握使用CEvent类、CCriticalSection类、CSemaphore类实现线程同步的方法多线程内核对象 内核对象：p内核对象只是一个内存块，它由操作系统内核分配，并只能由操作系统内核访问p内核对象是一个数据结构，其成员维护者与对象相关的信息，少数成员（安全描述符合使用计数等）是所有对象都有的，但其他大多数成员都是不同类型的对象特有的p利用Windows提供的一组函数操纵内核对象p调用一个创建内核对
2、象的函数后，函数会返回一个句柄(handle)，它标识了所创建的对象，在32为的操作系统中，句柄是一个32位值；在64位Windows进程中，则是一个64位值p一个进程在初始化时，系统将为它分配一个句柄表，这个句柄表仅供内核对象使用，不适用用户对象和GDI对象-2-多线程编程基础进程和线程 进程：一个正在运行的程序的一个实例，由两部分构成p一个内核对象，操作系统用它来管理进程。内核对象也是系统保存进程统计信息的地方；p一个地址空间，其中包含所有可执行文件(executable)或Dll模块的代码和数据。此外，它还包含动态内存分配，比如线程堆栈和堆的分配。进程和线程的关系进程是有“惰性”的，进程
3、要做任何事情，都必须让一个线程在它的上下文中运行。p一个进程可以有多个线程，所有线程都在进程的地址空间中“同时”执行代码p每个线程都有他自己的一组CPU寄存器和它自己的堆栈p当系统创建一个进程的时候，会自动为进程创建第一个线程，这称为主线程(primary thread)，主线程负责创建更多的线程-3-多线程编程基础进程和线程 进程：一个正在运行的程序的一个实例，由两部分构成p 进程是有“惰性”的，进程要做任何事情，都必须让一个线程在它的上下文中运行。p 一个进程可以有多个线程，所有线程都在进程的地址空间中“同时”执行代码p 每个线程都有他自己的一组CPU寄存器和它自己的堆栈p 当系统创建一个
4、进程的时候，会自动为进程创建第一个线程，这称为主线程(primary thread)，主线程负责创建更多的线程-4-多线程编程基础进程和线程 线程是进程内部的一个执行单元，它是操作系统分配处理器时间的基本单位 从程序员的角度看，进程即一个可执行程序；线程是进程内的一个可以被操作系统独立调度执行的函数 操作系统会轮流为每个线程调度一些CPU时间。它会采取循环（round_robin，轮询或轮流）方式，为每个线程都分配时间片(称为“量”或者“量程”，即quantum)-5-多线程编程基础进程地址空间 进程：系统赋予每个进程独立的虚拟地址空间 每个进程有它自己的私有地址空间 4GB是虚拟的地址空间，
5、只是内存地址的一个范围 4GB虚拟地址空间中，2GB是内核方式分区，供内核代码、设备驱动程序、设备I/O高速缓冲、非页面内存池的分配和进程页面表等使用，而用户方式分区使用的地址空间约为2GB，这个分区是进程的私有地址空间所在的地方。-6-多线程编程基础线程 进程：线程实质上是程序中的执行路径。也是Win32安排的最小执行单元，线程包括堆栈、CPU寄存器的状态和系统计划程序执行列表中的项p 线程的内核对象，操作系统用它来对线程实施管理。内核对象也是系统用来存放线程统计信息的地方。p 线程堆栈，它用于维护线程在执行代码时需要的所有参数和局部变量。-7-多线程编程基础跨进程边界共享内核对象 不同进程
6、中运行的线程需要共享内核对象：p 利用文件映射对象，可以在同一台机器上运行的两个不同进程之间共享数据块；p 借助邮件槽和命名管道，在网络中的不同计算机上运行的进程可以相互发送数据块；p 互斥量、信号量和事件允许不同进程中的线程同步执行。-8-多线程编程基础使用多线程的意义 像网络通信程序这样既要进行耗时的工作（远程数据收发），又要保持对用户输入（键盘和鼠标）响应，使用多线程是最佳选择。一些大型服务程序，如数据库系统，网络游戏服务器程序，使用多线程将赋予应用程序强大的控制能力和执行能力。-9-多线程编程API多线程编程函数名函数名功能描述功能描述CreateThread()创建一个新的线程，返回
7、已创建线程的句柄SuspendThread()挂起指定线程，暂停线程的执行ResumThread()将线程的挂起状态计数值减1，该值减到0时，线程恢复执行ExitThread()由线程自身完成终止执行操作TerminateThread()强行终止某线程的操作GetThreadPriority()获取一个线程的优先级GetExitCodeThread()获取线程的退出代码SetThreadPriority()设定一个线程在所在进程中的相对优先级PostThreadMessage()用于向线程发送消息，即消息放入到指定的消息队列中，并立即返回 与线程操作有关的API函数-10-多线程编程API多线
8、程编程 创建线程#include/定义线程函数DWORD WINAPI ThreadFun(LPVOID lpParameter).return 0;int main(int argc,char*argv)/创建线程CreateThread(NULL,0,ThreadFun,0,0,0);.-11-多线程编程MFC界面线程 MFC的界面线程其实就是拥有消息循环和窗体的线程，当程序中需要多个窗口，而有的窗口需要包含“费时”的操作，这时需要创建界面线程。MFC创建界面线程需要用到CWinThread类。-12-多线程编程MFC界面线程 CWinThread类成员函数成员函数功能描述功能描述Init
9、Instance()在派生类中重写该函数以控制用户界面线程实例的初始化。ExitInstance()在派生类中重写该函数以在线程终结前进行一些必要的清理工作，例如释放动态分配的内存，关闭图形设备对象和文件句柄等。CreateThread()创建线程，作用同API函数CreateThread()SetThreadPriority()设置当前线程的优先级，作用同API函数SetThreadPriority()GetThreadPriority()获取当前线程的优先级，作用同API函数GetThreadPriority()SuspendThread()增加当前线程的挂起计数，作用同API函数Susp
10、endThread()ResumeThread()减少当前线程的挂起计数，作用同API函数ResumeThreadPostThreadMessage()给当前线程投递线程消息，作用同API函数PostThreadMessage()-13-多线程编程MFC界面线程 用户界面线程的创建过程：从CWinThread派生自定义类；在类定义文件中添加DECLARE_DYNCREATE宏，在类实现文件中添加IMPLEMENT_DYNCREATE宏，这两个宏配合使用，以实现类的动态创建对象功能；在派生类中重写InitInstance()函数，在函数中创建用户界面窗口，并将窗口指针赋值m_pMainWnd，该
11、函数在线程创建时，被自动调用；如果需要，可以在派生类中重写ExitInstance()函数，做一些必要的清理工作，在线程退出前该函数被自动调用。-14-多线程编程MFC界面线程 用户界面线程的启动，有两种方法：p 使用全局函数AfxBeginThread()。p 创建CWinThread对象，而后调用CreateThread()成员函数。-15-多线程编程MFC工作者线程 创建工作者线程时，通常无需从CWinThread派生新的线程类，只需要提供一个线程入口，也就是一个函数地址即可。/线程函数的固定原型是：UINT _cdecl Function(LPVOID pParam);/AfxBegi
12、nThread()函数创建工作者线程的原型如下：CWinThread*AfxBeginThread(AFX_THREADPROC pfnThreadProc,LPVOID pParam,int nPriority=THREAD_PRIORITY_NORMAL,UINT nStackSize=0,DWORD dwCreateFlags=0,LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttrs=NULL);-16-线程间的通信 有两种方法可以完成线程通信：p使用全局变量p使用自定义消息-17-线程间的通信使用全局变量 由于属于同一个进程的各个线程共享操作系统分配该进程的资源，
13、因此解决线程间通信最简单的一种方法是使用全局变量。方法就是在进程内定义一个全局变量用于线程间的通信处理。-18-线程间的通信使用自定义消息 一个线程可以向另外一个线程发送消息，以实现线程间的通信。其中，接收消息的线程必须是界面线程，因为只有界面线程才有消息循环。发送消息的线程既可以是工作者线程，也可以是界面线程 -19-线程间的通信使用自定义消息 发送消息可以调用以下几个API函数：pSendMessage()：向某个窗体发送消息，调用该函数前需要提前获取窗口的句柄。接收消息的窗口处理完消息后，该函数才能返回。pPostMessage()：向某个窗体投递消息，调用该函数前需要提前获取窗口的句柄
14、。不管接收消息的窗口是否处理完消息，该函数都立刻返回，即不等待消息处理完毕。pPostThreadMessage()：向某个线程发送消息，调用该函数前需要提前获取线程的ID。-20-线程同步MFC线程同步类 同步对象类包括：pCCriticalSection（临界区）pCEvent（事件）pCSemaphore（信号量）pCMutex（互斥）同步访问类包括：pCMultiLockpCSingleLock。-21-线程同步MFC线程同步类 同步对象类的选择方法如下：p若同时只能有一个线程使用此资源，则使用CCriticalSection。p若应用程序必须等到发生某事件才能访问资源（例如，在将数据
15、写入文件之前，必须先从通信端口接收它），则使用CEvent。p若同一应用程序内一个以上的线程可以同时访问资源（例如，应用程序允许在同一文档上最多同时打开五个带有视图的窗口），则使用CSemaphore。-22-线程同步MFC线程同步类 同步访问类的选择方法如下：p如果应用程序只与访问单个受控资源有关，则使用CSingleLock。p如果需要访问多个受控资源中的任何一个，则使用CMultiLock。-23-线程同步CriticalSection类 CriticalSection类提供了对临界区对象的支持，用法如下：p 用CCriticalSection类定义全局对象或在线程执行期间一直可以访问的
16、类数据成员。p 在访问需要保护的资源之前，定义CSingleLock对象，并将上述CCriticalSection对象的地址传递到CSingleLock类的构造函数。p 调用CSingleLock:Lock()函数请求获得临界区。此时，如果临界区已经被其他线程占用，则当前线程挂起，直到拥有临界区的线程释放临界区时为止。p 访问完毕临界区中的资源后，调用CSingleLock:UnLock()函数释放临界区。-24-线程同步CEvent类 CEvent对象的使用方法比较简单p 先创建事件对象p 然后在合适的位置同步等待或改变其信号状态，以实现通知效果。-25-线程同步CEvent类 与CCrit
17、calSection不同，CEvent的同步等待一般不使用CSingleLock类而是要调用API函数 WaitForSingleObject()或WaitForMultipleObjects()-26-UINT CEventDemoDlg:ThreadWrite(LPVOID pParam)CEdit*pEdit=(CEdit*)pParam;/清空显示pEdit-SetWindowText(_T();/事件对象上等待WaitForSingleObject(m_Event.m_hObject,INFINITE);/处理数据CString str=m_pData;str.MakeUpper()
18、;/转换成大写pEdit-SetWindowText(str);/送显/释放内存deletem_pData;return 0;UINT CEventDemoDlg:ThreadRead(LPVOID pParam)CEdit*pEdit=(CEdit*)pParam;TCHAR*pStr=g_Str;/设置信号为无信号状态。当前事件对象创建时无信号，此句可以省略/m_Event.ResetEvent();CString str;while(*pStr)str+=*pStr;/读取字符到str对象中pStr+;pEdit-SetWindowText(str);/送显Sleep(100);/动态分
19、配内存m_pData=new TCHARstr.GetLength()+1;/将字符串复制到内存中_tcscpy(m_pData,str);/数据读取完毕，设置事件对象为有信号状态m_Event.SetEvent();return 0;线程同步CEvent类-27-线程同步CSemaphore类 和CCriticalSection类使用方法相似，CSemaphore类配合CSingleLock类可以进行同步操作。唯一不同的是，CSemaphore类可以控制多个线程对资源的访问。在CCSemaphore类的构造函数中，可以指定对所控制资源同时接受访问的最大线程数。CSemaphore(LONG
20、lInitialCount=1,/信号量对象的初始计数值 LONG lMaxCount=1,/信号量对象计数值的最大值 LPCTSTR pstrName=NULL,LPSECURITY_ATTRIBUTES lpsaAttributes=NULL);-28-小结 进程拥有自己的内存空间和系统资源，进程之间不能直接共享内存 线程是进程内部的一个执行单元，它是操作系统分配处理器时间的基本单位 线程不能单独存在，必须拥有一个所有者进程 一个进程至少包含一个线程，即主线程 线程可以与同一进程中的其他线程共享内存和关联的资源 多线程程序赋予进程强大的并发执行能力 线程函数的结束意味着线程的自然终止 不建议使用ExitThread()和TerminteThread(）函数终止线程，线程最好自然终止 MFC中多线程创建方法是对API的包装 在MFC中，线程分为用户界面线程和工作者线程两种 用户界面线程可以和用户交互，拥有自己的消息队列和消息循环来处理界面消息 工作者线程没有消息循环，一般用来完成后台工作-29-谢 谢 Thanks for listening.
