我们知道对于我们计算机运行的进程都至少有一个线程,每个线程用于独立地完成一个任务。而对于单CPU计算机而言,操作系统为每个运行的线程分配一定的CPU运行时间,称为时间片,系统通过一种循环的方式为线程提供时间片,快速在各个线程的时间片上切换,给用户的感觉像是多个线程在同时工作,而当将程序移植到多CPU计算机下执行的时候,就可以真正实现多线程的并发运行。当然也可以实现多进程的并发工作,但是这必将导致严重的资源占用,原因有二:①系统对于每个新进程的创建都必须为其分配4GB的虚拟地址空间,而对于多线程程序来说,多个线程共享一个进程的内存空间;②进程间切换的时候,需要交换整个地址空间,二线程的切换只是执行环境的改变,效率较高。
在实际编程中我们经常发现,如编写一个
while(m_bRun)
{...}
如果不从内部跳出,m_bRun如果一直为true,外部将无法干预,就像“死机”了一样。
几个相关概念:
程序:计算机指令的集合,以文件的形式存储在磁盘上
进程:正在运行的程序的实例,是资源申请、调度和独立运行的单位,使用系统中的运行资源。
由两部分组成:①操作系统用来管理进程的内核对象
②地址空间,包含所有的可执行模块或DLL模块的代码和数据、动态分配的内存等。对于32位进程而言,其可寻址的地址范围是232,即4GB。
线程:由线程的内核对象和线程栈组成,线程在某个进程环境中创建。系统从进程的地址空间中分配内存,供线程栈使用
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。
WIN32 API对多线程的支持:
几个重要函数:
①HANDLE CreateThread( LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes, DWORD dwStackSize, LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress, LPVOID lpParameter, DWORD dwCreationFlags, 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。 ②DWORD 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。 ③DWORD ResumeThread(HANDLE hThread); 该函数用于结束线程的挂起状态,执行线程。 ④VOID 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。 ⑥BOOL 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。 ⑦BOOL PostThreadMessage(DWORD idThread, UINT Msg, WPARAM wParam, 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。 ⑧DWORD 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。 【一个例子】 讲述两个while里切换互不干扰。 环境:VS2010 新建一个基于对话框的工程,在对话框上添加四个按钮(caption:开始,ID:IDC_START和caption:结束,ID:IDC_STOP 和 caption:开始,ID:IDC_START和caption:结束,ID:IDC_STOP)和两个输入框(IDC_TIME 和 IDC_TIME2),双击按钮添加响应函数。在该类中添加两个变量 HANDLE handle; //创建进程的句柄 DWORD threadID;//线程ID HANDLE handle2; //创建进程的句柄 DWORD threadID2;//线程ID 添加全局变量bool m_bRunRun = false; bool m_bRun2 = false; 添加函数如下: <div> void ThreadProc() { CString str; CTime time; m_bRunRun = true; while (m_bRunRun) { time = CTime::GetCurrentTime(); str = time.Format("%H:%M:%S"); // LPCSTR lpcstr = (LPCSTR)str.GetBuffer(str.GetLength()); ::SetDlgItemText(AfxGetApp()->m_pMainWnd->m_hWnd,IDC_TIME,str); Sleep(1000); }</div><div> </div><div>}</div><div> </div><div>void Cdm_testMultiThreadDlg::OnBnClickedStart() { // TODO: 在此添加控件通知处理程序代码 m_bRunRun = true; handle = CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadProc,NULL,0,&threadID); GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(false); GetDlgItem(IDC_STOP)->EnableWindow(true); }</div><div> </div><div> void Cdm_testMultiThreadDlg::OnBnClickedStop() { // TODO: 在此添加控件通知处理程序代码 m_bRunRun = false; GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(true); GetDlgItem(IDC_STOP)->EnableWindow(false); }</div><div> </div><div> </div><div>void ThreadProc2() { int index = 0; CString str; while (m_bRun2) { index++; str.Format(_T("%d"),index); // LPCSTR lpcstr = (LPCSTR)str.GetBuffer(str.GetLength()); ::SetDlgItemText(AfxGetApp()->m_pMainWnd->m_hWnd,IDC_TIME2,str); Sleep(1); } } void Cdm_testMultiThreadDlg::OnBnClickedStart2() { // TODO: 在此添加控件通知处理程序代码 m_bRun2 = true; DWORD threadID2 = 0; HANDLE handle2 = CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadProc2,NULL,0,&threadID2); GetDlgItem(IDC_START2)->EnableWindow(false); GetDlgItem(IDC_STOP2)->EnableWindow(true);</div><div> </div><div>}</div><div> </div><div> void Cdm_testMultiThreadDlg::OnBnClickedStop2() { // TODO: 在此添加控件通知处理程序代码 m_bRun2 = false; GetDlgItem(IDC_START2)->EnableWindow(true); GetDlgItem(IDC_STOP2)->EnableWindow(false); } </div>