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1、第13章 多线程程序开发,Windows是一个多任务操作系统。在Windows中，每一个进程可以同时执行多个线程，这意味着一个程序可以同时完成多个任务。对于像通信程序这样既要进行耗时的工作，又要保持对用户输入响应的应用来说，使用多线程是最佳选择。当进程使用多个线程时，需要采取适当的措施来保持线程间的同步。本章首先简单介绍了多线程编程的必要性、进程、线程的基本概念，而后重点介绍Win32 API中有关线程的几个函数与结构和MFC对多线程的支持，最后介绍线程的通信与同步。,13.1 多线程的引入,很多初学者可能有这样的疑惑：程序为什么要使用多线程，什么时候应该使用多线程？本节将通过一个简单的例子说
2、明这个问题。,13.1.1 单线程程序的不足,在使用MFC开发应用程序时，可能会经常会有一些复杂的耗时很长的计算。这里给出一个简单的模拟程序，通过该程序很容易体会多线程程序设计的必要性。,13.1.2 问题的解决,对上节的程序，如果能够生成两个控制流程，一个负责其中的长时间处理过程即耗时计算，另外一个负责响应用户及系统消息，各司其职，则上述对话框的界面就会得到及时更新。如果一个程序能有多个控制流程，各个控制流程相互独立，并发执行，并且每个流程都有自己特有的任务，分工明确，则单个控制流程可能相对比较简单，但是多个控制流程并发执行将赋予应用程序强大的控制能力。多线程编程就是基于上述的思想而提出的，
3、在后面将详细介绍线程的基本概念及多线程编程的具体实现。,13.2 多线程编程的基础知识,本节主要介绍进程和线程的基本概念、以及Win32 API和MFC对多线程编程的支持。,13.2.1 进程和线程,在32位的Windows系统中，采用的是抢先式多任务，这意味着程序对CPU的占用时间是由系统决定的。系统为每个程序分配一定的CPU时间，当程序的运行超过规定时间后，系统就会中断该程序并把CPU控制权转交给别的程序。而与此相关的，有进程与线程两个重要概念。（具体内容请参照本书）,13.2.2 Spy+工具,Visual Stadio提供了Spy+工具，通过它可以查看系统正在运行的进程和线程。在系统“
4、开始”“所有程序”“Microsoft Visual Stadio 6.0”“Microsoft Visual Stadio 6.0 Tools”下会发现Spy+工具。（具体内容请参照本书）,13.2.3 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，（具体内容请参照本书）,13.3.4 MFC对多线程编程的支持,在MFC中，线程分用户界面线程和工作者线程两种。用户界面线程拥有自己的消息队列和消息循环来处理界面消息，可以与用户进行交互。工作者线程没有消息循环，一般用来完成后台工作。（具体内容请参照本书）,13.3 多线
5、程程序开发,前面介绍了多线程程序开发的基础知识，在本节，将通过具体的实例讲解如何使用Win32 API函数开发简单的多线程程序以及MFC用户界面线程和工作者线程的开发。,13.3.1 使用Win32 API函数开多线程程序,对于简单的多线程程序设计，使用相关的Win32 API函数进行开发非常灵活。这里给出一个简单的实例，实例中通过创建3个线程控制对话框窗口中的3个进度条的运动。从实例的开发中，掌握线程的创建与终止操作。（具体内容请参照本书）,13.3.2 MFC用户界面线程的开发,当程序中需要出现两个窗口，而其中均需要包含需要“实时”处理的信息时，就需要创建MFC用户界面线程。本节将实现一个
6、MFC用户界面线程的实例，其中主线程为基于单文档的MFC窗口，在客户窗口实时显示系统时间，而用户界面线程则创建一个非模式对话框，在其中通过进度条模拟一个耗时计算过程。通过本实例掌握MFC用户界面线程的开发过程。（具体内容请参照本书）,13.3.3 MFC工作者线程的开发,MFC工作者线程一般用于耗时计算，正如13.1.1节介绍的那样，当程序需要进行耗时的运算时，往往对用户界面的操作得不到消息响应。这时就可以通过创建MFC工作者线程，将耗时计算单独放在一个新创建的线程中进行。（具体内容请参照本书）,13.4 线程间的通信,通常，一个次要的线程为主线程执行一定的任务，这也暗示这在主线程和次要线程之
7、间需要有一个联系的渠道。有两种方法可以完成这些联系任务：使用全局变量或者使用自定义的消息。本节将介绍这两种方法。,13.4.1 使用全局变量实现线程间的通信,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，因此解决线程间通信最简单的一种方法是使用全局变量。使用全局变量可以实现由主线程向工作线程“发送消息”。由于工作线程没有自己的消息循环，所以主线程不能向工作线程直接发送消息，这时可通过全局变量来实现。,13.4.2 使用自定义的消息实现线程间的通信,在上节介绍了使用全局变量，主线程可以建立与工作线程的通信，即控制工作线程的运行。反过来，工作线程如何与主线程建立联系呢？最简单的实现这种
8、联系的方法是在程序中使用自定义消息。,13.5 线程的同步,虽然多线程能给程序的开发设计带来很多便利，但是也有不少问题需要解决。使隶属于同一个进程的各线程协调一致地工作称之为线程的同步。MFC提供了多种同步对象，如CEvent、CCriticalSection、CSemaphore、CMutex等。另外，MFC也提供了线程同步辅助类CSingleLock和CMutiLock。通过这些类，可以比较容易地做到线程同步。,13.5.1 等待函数,在介绍MFC同步对象实现线程同步之前，首先介绍一下用于监测同步对象状态的等待函数。Win32 API提供了一组能使线程阻塞其自身执行的等待函数。这些函数只有
9、在作为其参数的一个或多个同步对象产生信号时才会返回。在超过规定的等待时间后，不管有无信号，函数也都会返回。在等待函数未返回时，线程处于等待状态，此时线程只消耗很少的CPU时间。（具体内容请参照本书）,13.5.2 CEvent类实现线程同步,事件对象（Event）是最简单的同步对象，它包括有信号和无信号两种状态。在线程访问某一资源之前，也许需要等待某一事件的发生，这时用事件对象最合适。例如，只有在通信端口缓冲区收到数据后，监视线程才被激活。,13.5.3 使用CEvent类实现线程同步实例,本节将给出一个使用CEvent类实现线程同步的具体实例。本实例通过读取一个字符串模拟读文件操作（Slee
10、p函数），在读到第10个字符时，启动一个工作线程，将字符串的小写字符转换为大写字符，即模拟写文件操作。显然，二者需要同步，即在用户读文件的过程中，虽然工作线程启动，但不能对数据进行操作，只有当读数据结束后，才能进行写操作。这里的同步就采用CEvent对象来实现。（具体内容请参照本书）,13.5.4 CCriticalSection类实现线程同步,当多个线程访问一个独占性共享资源时，可以使用Critical Section（临界区）对象。任一时刻只有一个线程可以拥有临界区对象，拥有临界区的线程可以访问被保护起来的资源或代码段，其他希望进入临界区的线程将被挂起等待，直到拥有临界区的线程放弃临界区时
11、为止。因此，任一时刻，只有一个线程可以拥有临界区对象，而只有拥有临界区对象的线程才可以访问受保护的数据。（具体内容请参照本书）,13.5.5 CCriticalSection类实现线程同步实例,本节给出一个使用CCriticalSection类实现线程同步的具体实例。实例创建两个工作线程分别实现读和写一个全局变量，通过使用CCriticalSection类对象，保证同一时刻只有一个线程可以访问临界区资源即全局变量。另外，通过本实例，掌握工作线程的创建和销毁操作。（具体内容请参照本书）,13.5.6 CSemaphore类实现线程同步,使用信号量对象（Semaphore）也可以实现线程同步。信号量对象维护一个从0开始的计数，在计数值大于0时对象是有信号的，而在计数值为0时则是无信号的。通过使用信号量对象可用来限制对共享资源进行访问的线程数量。,13.5.7 CSemaphore类实现线程同步实例,本节给出一个使用CSemaphore类实现控制访问资源的线程数目的实例。实例中，通过CSemaphore对象设置允许访问保护对象的最大线程数目为2，用弹出提示对话框的形式模拟对保护对象的访问。通过本实例，掌握CSemaphore类的使用。（具体内容请参照本书）,
