线程函数的设计以及MsgWaitForMultipleObjects函数的使用要点.docx
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线程函数的设计以及MsgWaitForMultipleObjects函数的使用要点.docx
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线程函数的设计以及MsgWaitForMultipleObjects函数的使用要点
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使用多线程技术可以显著地提高程序性能,本文就讲讲在程序中如何使用工作线程,以及工作线程与主线程通讯的问题。
一 创建线程
使用MFC提供的全局函数AfxBeginThread()即可创建一个工作线程。
线程函数的标准形式为 UINT MyFunProc(LPVOID);此函数既可以是全局函数,也可以是类的静态成员函数。
之所以必须是静态成员函数,是由于类的非静态成员函数,编译器在编译时会自动加上一个this指针参数,如果将函数设置为静态的成员函数,则可以消除this指针参数。
如果想在线程函数中任意调用类的成员变量(此处指的是数据成员,而不是控件关联的成员变量),则可以将类的指针作为参数传递给线程函数,然后经由该指针,就可以调用类的成员变量了。
//线程函数,类的静态成员函数
UINTCThreadTest:
:
TH_SetProgress(LPVOIDlpVoid)
{
CThreadTest*pTest=(CThreadTest*)lpVoid;
pTest->SetProgress();
return0;
}
//类的成员函数,此函数执行实际的线程函数操作,却可以自如的调用成员数据
voidCThreadTest:
:
SetProgress()
{
intnCount=0;
while
(1)
{
m_progress.SetPos(nCount);//设置进度条进度
//this->SendMessage(WM_SETPROGRESSPOS,nCount,0);//也可用这种方式
nCount++;
if(g_exitThread)
{
return;
}
Sleep(200);
}
}
二 线程函数体的设计
有过多线程设计经验的人都有体会,多线程设计最重要的就是要处理好线程间的同步和通讯问题。
如解决不好这个问题,会给程序带来潜藏的隐患。
线程的同步可以利用临界区、事件、互斥体和信号量来实现,线程间的通讯可利用全局变量和发消息的形式实现。
其中事件和临界区是使用得比较多的工具。
请看下面的线程函数体:
UINTAnalyseProc(LPVOID lVOID)
{
if(WAIT_OBJECT_0==WaitForSingleObject(m_eventStartAnalyse.m_hThread,INFINITE))
{
while(WAIT_OBJECT_0==WaitForSingleObject(m_eventExitAnalyse.m_hThread,0))
{
DWORDdRet=WaitForSingleObject(m_eventPause.m_hThread,0);
if(dRet==WAIT_OBJECT_0)
{
//暂停分析
Sleep(10);
}
elseif(dRet==WAIT_TIMEOUT)
{
//继续分析
//
}
}
}
return0;
}
上面的线程函数用到了三个事件变量eventStartAnalyse、eventExitAnalyse和eventPause,分别用来控制线程函数的启动、退出以及暂停。
再配以WaitForSingleObject函数,就可以自如的控制线程函数的执行,这是在线程函数体内应用事件变量的典型方式,也是推荐的方式。
无论是工作线程还是用户界面线程,都有消息队列,都可以接收别的线程发过来的消息也可以给别的线程发送消息。
给工作线程发消息使用的函数是PostThreadMessage()。
此函数的第一个参数是接收消息的线程的ID。
此函数是异步执行的,机制和PostMessage一样,就是把消息抛出后就立即返回,不理会消息是否被处理完了。
这里还有着重强调一点,线程消息队列是操作系统帮我们维护的一种资源,所以它的容量也是有限制的。
笔者曾经做过实验,在5~6秒事件内调用PostThreadMessage往线程消息队列里发送5万多条消息,可是由于线程函数处理消息的速度远慢于发送速度,结果导致线程消息队列里已经堆满了消息,而发送端还在发消息,最终导致消息队列溢出,很多消息都丢失了。
所以,如果你要在短时间内往线程消息队列里发送很多条消息,那就要判断一下PostThreadMessage函数的返回值。
当消息队列已经溢出时,此函数返回一个错误值。
根据返回值,你就可以控制是否继续发送。
工作线程给主线程发消息使用的是SendMessage和PoseMessage函数。
这两个函数的区别在于SendMessage函数是阻塞方式,而PoseMessage函数是非阻塞方式。
如果不是严格要求工作线程与主线程必须同步执行,则推荐使用PoseMessage。
不要在线程函数体内操作MFC控件,因为每个线程都有自己的线程模块状态映射表,在一个线程中操作另一个线程中创建的MFC对象,会带来意想不到的问题。
更不要在线程函数里,直接调用UpdataData()函数更新用户界面,这会导致程序直接crash。
而应该通过发送消息给主线程的方式,在主线程的消息响应函数里操作控件。
上面提到的SetProgress函数和AnalyseProc函数均为线程函数,但它们都不能接收别的线程发过来的消息,虽然它们都可以给主线程发消息。
它们要想能够接收别的线程发过来的消息,则必须调用GetMessage或PeekMessage函数。
这两个函数的主要区别在于:
GetMessage函数可以从消息队列中抓取消息,当抓取到消息后,GetMessage函数会将此条消息从消息队列中删除。
而且,如果消息队列中没有消息,则GetMessage函数不会返回,CPU转而回去执行别的线程,释放控制权。
GetMessage返回的条件是抓取的消息是WM_QUIT。
PeekMessage函数也可以从消息队列中抓取消息,如果它的最后一个参数设置为PM_NOREMOVE,则不从消息队列中删除此条消息,此条消息会一直保留在消息队列中。
如果它的最后一个参数是PM_REMOVE,则会删除此条消息。
如果消息队列中没有消息,则PeekMessage函数会立刻返回,而不是像GetMessage一样就那样等在那儿。
PeekMessage函数就像是窥探一下消息队列,看看有没有消息,有的话就处理,没有就离开了。
这一点也是两个函数的最大不同。
下面的代码演示了在线程函数中使用这两个函数的三种方式,这三种方法可以达到同样的效果:
voidCThreadTest:
:
SetSlider()
{
// 在线程函数里启动一个时钟,每50毫秒发送一个WM_TIMER消息
intnTimerID=:
:
SetTimer(NULL,1,50,NULL);
intnSliderPos=0;
MSGmsg;
while
(1)
{
//方式一 使用GetMessage函数
/* if(:
:
GetMessage(&msg,NULL,0,0))
{
switch(msg.message)
{
caseWM_TIMER:
{
nSliderPos++;
:
:
SendMessage(this->m_hWnd,WM_SETSLIDERPOS,nSliderPos,0);
}
break;
caseWM_QUIT_THREAD:
//自定义消息
{
:
:
KillTimer(NULL,1);
return;
}
break;
default:
break;
}
}
*/
//方式二 使用PeekMessage函数
/* if(:
:
PeekMessage(&msg,NULL,0,0,PM_REMOVE))
{
switch(msg.message)
{
caseWM_TIMER:
{
nSliderPos++;
:
:
SendMessage(this->m_hWnd,WM_SETSLIDERPOS,nSliderPos,0);
}
break;
caseWM_QUIT_THREAD:
//自定义消息
{
:
:
KillTimer(NULL,1);
return;
}
break;
default:
break;
}
}
else
{
//必须有此操作,要不然当没有消息到来时,线程函数相当于陷
//入空循环,cpu的占有率会飙升
Sleep(20);
}
*/
//方式三 同时使用PeekMessage和GetMessage函数
if(:
:
PeekMessage(&msg,NULL,0,0,PM_NOREMOVE))
{
if(:
:
GetMessage(&msg,NULL,0,0))
{
switch(msg.message)
{
caseWM_TIMER:
{
nSliderPos++; :
:
SendMessage(this->m_hWnd,WM_SETSLIDERPOS,nSliderPos,0);
}
break;
caseWM_QUIT_THREAD:
//自定义消息
{
:
:
KillTimer(NULL,1);
return;
}
break;
default:
break;
}
}
}
else
{
Sleep(20);
}
}
}
前面已经介绍过了,不建议线程函数里用SendMessage给主线程发消息,因为这个函数是同步操作,就是如果SendMessage函数不执行完,是不会返回的,这样线程函数就无法继续执行。
有时这种操作容易导致工作线程和主线程死锁,这个我们后面会谈到,会介绍一种解决方法。
三 线程的退出
线程的退出有多种方式,比如可以调用TerminateThread()函数强制线程退出,但不推荐这种方式,因为这样做会导致线程中的资源来不及释放。
最好的也是推荐的方式,是让线程函数自己退出。
就像上面介绍的SetProgress()函数中,用全局变量g_exitThread使线程退出。
而AnalyseProc用WAIT_OBJECT_0==WaitForSingleObject(m_eventExitAnalyse.m_hThread,0)这种方式来退出线程,还有在SetSlider函数中利用发送自定义消息WM_QUIT_THREAD的方式令线程退出。
这些都是可以使用的方法。
当主线程要退出时,为了能保证线程的资源能全部地释放,主线程必须等待工作线程退出。
线程对象和进程对象一样,也是内核对象,而且线程对象的特点是当线程退出时,线程内核对象会自动变为有信号状态,能够唤醒所有正在等待它的线程。
我们通常都习惯于使用WaitForSingleObject等函数来等待某个内核对象变为有信号状态,但是我想说的是,在主线程中不要使用WaitForSingleObject和WaitForMultipleObjects两个函数等待线程退出,其原因就是有导致程序死锁的隐患,特别是线程函数里调用了SendMessage或是直接操作了MFC对象,更易出现此种现象。
下面的函数是一个在主线程中用来等待SetProgress()线程函数退出的函数:
//退出线程
voidCThreadTest:
:
OnButton2()
{
g_exitThread=TRUE; //设置全局变量为真,令线程退出
#if1
WaitForSingleObject(m_pThread1->m_hThread,INFINITE);//无限等待
#else
DWORDdRet;
MSGmsg;
while
(1)
{
dRet=:
:
MsgWaitForMultipleObjects(1,&m_pThread1->m_hThread,FALSE,INFINITE,QS_ALLINPUT);
if(dRet==WAIT_OBJECT_0+1)
{
while(PeekMessage(&msg,NULL,0,0,PM_REMOVE))
{
TranslateMessage(&msg);
DispatchMessage(&msg);
}
}
else
{
break;
}
}
#endif
}
在上面的函数中我用#if #else #endif这组预编译指令控制函数的执行代码,如果我令#if1,则执行WaitForSingleObject函数,如果我令#if0,则执行DWORDdRet路径。
首先令#if 1,测试会发现,程序死锁了。
原因是当程序执行到WaitForSingleObject函数时,主线程挂起,等待线程函数退出,此时CPU切换到线程函数体内执行,如果执行到if(g_exitThread)处,则线程函数顺利退出,可如果执行到m_progress.SetPos(nCount)处,由于SetPos函数是在主线程中完成的操作,Windows是基于消息的操作系统,很多操作都是靠发消息完成的,由于主线程已经挂起,所以没有机会去消息队列中抓取消息并处理它,结果导致SetPos函数不会返回,工作线程也被挂起,典型的死锁。
如果不用m_progress.SetPos,而改用this->SendMessage(…),其结果是一样的。
此时如果用了PostMessage,则工作线程会顺利退出,因为PostMessage是异步执行的。
由此可见,在主线程中用WaitForSingleObject等待工作线程退出是有很大隐患的。
为解决这一问题,微软特提供了一个MsgWaitForMultipleObjects函数,该函数的特点是它不但可以等待内核对象,还可以等消息。
也就是当有消息到来时,该函数也一样可以返回,并处理消息,这样就给了工作线程退出的机会。
DWORDMsgWaitForMultipleObjects(
DWORDnCount,//要等待的内核对象数目
LPHANDLEpHandles,//要等待的内核对象句柄数组指针
BOOLfWaitAll,//是等待全部对象还是单个对象
DWORDdwMilliseconds,//等待时间
DWORDdwWakeMask);//等待的消息类型
下面就详解一下该函数的参数使用方法:
DWORDnCount:
要等待的内核对象的数目。
如果等待两个线程退出,则nCount=2;
LPHANDLEpHandles:
要等待的内核对象句柄数组指针。
如果只要等待一个线程退出,则直接设置该线程句柄的指针即可:
MsgWaitForMultipleObjects(1,&m_pThread->m_hThread,…)
如果要等待两个线程退出,则使用方法为:
HANDLEhArray[2]={m_pThread1->m_hThread,m_pThread2->m_hThread};
MsgWaitForMultipleObjects(2,hArray,…)
BOOLfWaitAll:
TRUE-表示只有要等待的线程全部退出后,此函数才返回,
FALSE-表示要等待的线程中任意一个退出了,或是有消息到达了,此函数均会返回。
在上面的OnButton2()函数中,我要等待一个线程退出,将fWaitAll设置为
FALSE,目的是无论是线程真的退出了,还是有消息到达了,该函数都能返回。
如果将该fWaitAll设置为TRUE,那么函数返回的唯一条件是线程退出了,即便
是有消息到来了,该函数也一样不会返回。
DWORDdwMilliseconds:
等待的事件,单位是毫秒。
可以设置为INFINITE,无
穷等待
DWORDdwWakeMask:
等待的消息类型,通常可以设置为QS_ALLINPUT。
此宏表示的是可以等待任意类型的消息。
当然,也可以指定等待的消息类型。
#defineQS_ALLINPUT (QS_INPUT |\
QS_POSTMESSAGE |\
QS_TIMER |\
QS_PAINT |\
QS_HOTKEY |\
QS_SENDMESSAGE)
返回值:
DWORDdRet 通过函数返回值,可以得到一些有效信息。
函数返回值依fWaitAll设置的不同而有所不同。
下面是函数返回值的几种常见类型:
dRet= 0xFFFFFF
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