VC多线程深入详解.docx
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VC多线程深入详解
VC多线程深入详解
一、问题的提出
首先为大家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：
voidCSingleThreadDlg:
:
OnSleepSixSecond（）
{
Sleep（6000）;//延时6秒
}
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。
Win32SDK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。
VisualC++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、Win32API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、HANDLECreateThread（LPSECURITY_ATTRIBUTESlpThreadAttributes,
DWORDdwStackSize,
LPTHREAD_START_ROUTINElpStartAddress,
LPVOIDlpParameter,
DWORDdwCreationFlags,
LPDWORDlpThreadId）;
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。
2、DWORDSuspendThread（HANDLEhThread）;
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。
3、DWORDResumeThread（HANDLEhThread）;
该函数用于结束线程的挂起状态，执行线程。
4、VOIDExitThread（DWORDdwExitCode）;
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。
5、BOOLTerminateThread（HANDLEhThread,DWORDdwExitCode）;
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。
6、BOOLPostThreadMessage（DWORDidThread,
UINTMsg,
WPARAMwParam,
LPARAMlParam）;
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、Win32API多线程编程例程
例程1MultiThread1
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：
voidThreadFunc（）;
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：
HANDLEhThread;
DWORDThreadID;
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：
volatileBOOLm_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：
voidThreadFunc（）
{
CTimetime;
CStringstrTime;
m_bRun=TRUE;
while（m_bRun）
{
time=CTime:
:
GetCurrentTime（）;
strTime=time.Format（"%H:
%M:
%S"）;
:
:
SetDlgItemText（AfxGetMainWnd（）->m_hWnd,IDC_TIME,strTime）;
Sleep（1000）;
}
}
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：
voidCMultiThread1Dlg:
:
OnStart（）
{
//TODO:
Addyourcontrolnotificationhandlercodehere
hThread=CreateThread（NULL,
0,
（LPTHREAD_START_ROUTINE）ThreadFunc,
NULL,
0,
&ThreadID）;
GetDlgItem（IDC_START）->EnableWindow（FALSE）;
GetDlgItem（IDC_STOP）->EnableWindow（TRUE）;
}
双击IDC_STOP按钮，完成该按钮的消息函数：
voidCMultiThread1Dlg:
:
OnStop（）
{
//TODO:
Addyourcontrolnotificationhandlercodehere
m_bRun=FALSE;
GetDlgItem（IDC_START）->EnableWindow（TRUE）;
GetDlgItem（IDC_STOP）->EnableWindow（FALSE）;
}
编译并运行该例程，体会使用Win32API编写的多线程。
例程2MultiThread2
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：
voidThreadFunc（intinteger）;
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:
HANDLEhThread;
DWORDThreadID;
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：
voidThreadFunc（intinteger）
{
inti;
for（i=0;i{
Beep（200,50）;
Sleep（1000）;
}
}
双击IDC_START按钮，完成该按钮的消息函数：
voidCMultiThread2Dlg:
:
OnStart（）
{
UpdateData（TRUE）;
intinteger=m_nCount;
hThread=CreateThread（NULL,
0,
（LPTHREAD_START_ROUTINE）ThreadFunc,
（VOID*）integer,
0,
&ThreadID）;
GetDlgItem（IDC_START）->EnableWindow（FALSE）;
WaitForSingleObject（hThread,INFINITE）;
GetDlgItem（IDC_START）->EnableWindow（TRUE）;
}
顺便说一下WaitForSingleObject函数，其函数原型为：
DWORDWaitForSingleObject（HANDLEhHandle,DWORDdwMilliseconds）;
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3MultiThread3
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：
typedefstruct
{
intfirstArgu,
longsecondArgu,
…
}myType,*pMyType;
创建线程时CreateThread（NULL,0,threadFunc,pMyType,…）;
在threadFunc函数内部，可以使用“强制转换”：
intintValue=（（pMyType）lpvoid）->firstArgu;
longlongValue=（（pMyType）lpvoid）->seconddArgu;
……
例程3MultiThread3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：
structthreadInfo
{
UINTnMilliSecond;
CProgressCtrl*pctrlProgress;
};
线程函数的声明：
UINTThreadFunc（LPVOIDlpParam）;
注意，二者应在类CMultiThread3Dlg的外部。
在类CMultiThread3Dlg内部添加protected型变量:
HANDLEhThread;
DWORDThreadID;
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threadInfoInfo；
双击按钮IDC_START，添加相应消息处理函数：
voidCMultiThread3Dlg:
:
OnStart（）
{
//TODO:
Addyourcontrolnotificationhandlercodehere
UpdateData（TRUE）;
Info.nMilliSecond=m_nMilliSecond;
Info.pctrlProgress=&m_ctrlProgress;
hThread=CreateThread（NULL,
0,
（LPTHREAD_START_ROUTINE）ThreadFunc,
&Info,
0,
&ThreadID）;
}
在函数BOOLCMultiThread3Dlg:
:
OnInitDialog（）中添加语句：
{
……
//TODO:
Addextrainitializationhere
m_ctrlProgress.SetRange（0,99）;
m_nMilliSecond=10;
UpdateData（FALSE）;
returnTRUE;//returnTRUEunlessyousetthefocustoacontrol
}
添加线程处理函数：
UINTThreadFunc（LPVOIDlpParam）{
threadInfo*pInfo=（threadInfo*）lpParam;
for（inti=0;i<100;i++）
{
intnTemp=pInfo->nMilliSecond;
pInfo->pctrlProgress->SetPos（i）;
Sleep（nTemp）;
}
return0;
}
顺便补充一点，如果你在voidCMultiThread3Dlg:
:
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4MultiThread4
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volatileBOOLm_bRunFlag=TRUE;
该变量表示是否还能继续创建线程。
添加线程函数：
DWORDWINAPIthreadFunc（LPVOIDthreadNum）
{
while（m_bRunFlag）
{
Sleep（3000）;
}
return0;
}
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：
voidCMultiThread4Dlg:
:
OnTest（）
{
DWORDthreadID;
GetDlgItem（IDC_TEST）->EnableWindow（FALSE）;
longnCount=0;
while（m_bRunFlag）
{
if（CreateThread（NULL,0,threadFunc,NULL,0,&threadID）==NULL）
{
m_bRunFlag=FALSE;
break;
}
else
{
nCount++;
}
}
//不断创建线程，直到再不能创建为止
m_nCount=nCount;
UpdateData（FALSE）;
Sleep（5000）;
//延时5秒，等待所有创建的线程结束
GetDlgItem（IDC_TEST）->EnableWindow（TRUE）;
m_bRunFlag=TRUE;
}
五、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_THREADPROCpfnThreadProc,
LPVOIDpParam,
nPriority=THREAD_PRIORITY_NORMAL,
UINTnStackSize=0,
DWORDdwCreateFlags=0,
LPSECURITY_ATTRIBUTESlpSecurityAttrs=NULL）;
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：
UINTExecutingFunction（LPVOIDpParam）;
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：
传递给线程函数的一个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,
intnPriority=THREAD_PRIORITY_NORMAL,
UINTnStackSize=0,
DWORDdwCreateFlags=0,
LPSECURITY_ATTRIBUTESlpSecurityAttrs=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
BOOLCWinThread:
:
CreateThread（DWORDdwCreateFlags=0,
UINTnStackSize=0,
LPSECURITY_ATTRIBUTESlpSecurityAttrs=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。
virtualBOOLCWinThread:
:
InitInstance（）;
重载该函数以控制用户界面
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