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Win32 API下的多线程编程

2008-11-6CFAN整理佚名
   Win32 API是Windows操作系统内核与应用程序之间的界面,它将内核提供的功能进行函数包装,应用程序通过调用相关函数而获得相应的系统功能。为了向应用程序提供多线程功能,Win32 API函数集中提供了一些处理多线程程序的函数集。直接用Win32 API进行程序设计具有很多优点: 基于Win32的应用程序执行代码小,运行效率高,但是它要求程序员编写的代码较多,且需要管理所有系统提供给程序的资源。用Win32 API直接编写程序要求程序员对Windows系统内核有一定的了解,会占用程序员很多时间对系统资源进行管理,因而程序员的工作效率降低。

1. 用Win32函数创建和终止线程

Win32函数库中提供了操作多线程的函数,包括创建线程、终止线程、建立互斥区等。在应用程序的主线程或者其他活动线程中创建新的线程的函数如下:

HANDLE CreateThread(LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes,DWORD dwStackSize,LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress,LPVOID lpParameter,DWORD dwCreationFlags,LPDWORD lpThreadId);

如果创建成功则返回线程的句柄,否则返回NULL。创建了新的线程后,该线程就开始启动执行了。但如果在dwCreationFlags中使用了CREATE_SUSPENDED特性,那么线程并不马上执行,而是先挂起,等到调用ResumeThread后才开始启动线程,在这个过程中可以调用下面这个函数来设置线程的优先权:

BOOL SetThreadPriority(HANDLE hThread,int nPriority);

当调用线程的函数返回后,线程自动终止。如果需要在线程的执行过程中终止则可调用函数:

VOID ExitThread(DWORD dwExitCode);

如果在线程的外面终止线程,则可调用下面的函数:

BOOL TerminateThread(HANDLE hThread,DWORD dwExitCode);

但应注意: 该函数可能会引起系统不稳定,而且线程所占用的资源也不释放。因此,一般情况下,建议不要使用该函数。

如果要终止的线程是进程内的最后一个线程,则线程被终止后相应的进程也应终止。

2. 线程的同步

在线程体内,如果该线程完全独立,与其他线程没有数据存取等资源操作上的冲突,则可按照通常单线程的方法进行编程。但是,在多线程处理时情况常常不是这样,线程之间经常要同时访问一些资源。由于对共享资源进行访问引起冲突是不可避免的,为了解决这种线程同步问题,Win32 API提供了多种同步控制对象来帮助程序员解决共享资源访问冲突。在介绍这些同步对象之前先介绍一下等待函数,因为所有控制对象的访问控制都要用到这个函数。

Win32 API提供了一组能使线程阻塞其自身执行的等待函数。这些函数在其参数中的一个或多个同步对象产生了信号,或者超过规定的等待时间才会返回。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。使用等待函数既可以保证线程的同步,又可以提高程序的运行效率。最常用的等待函数是:

DWORD WaitForSingleObject(HANDLE hHandle,DWORD dwMilliseconds);

而函数WaitForMultipleObject可以用来同时监测多个同步对象,该函数的声明为:

DWORD WaitForMultipleObject(DWORD nCount,CONST HANDLE *lpHandles,BOOL bWaitAll,DWORD dwMilliseconds);

(1)互斥体对象

Mutex对象的状态在它不被任何线程拥有时才有信号,而当它被拥有时则无信号。Mutex对象很适合用来协调多个线程对共享资源的互斥访问。可按下列步骤使用该对象:

首先,建立互斥体对象,得到句柄:

HANDLE CreateMutex();

然后,在线程可能产生冲突的区域前(即访问共享资源之前)调用WaitForSingleObject,将句柄传给函数,请求占用互斥对象:

dwWaitResult = WaitForSingleObject(hMutex,5000L);

共享资源访问结束,释放对互斥体对象的占用:

ReleaseMutex(hMutex);

互斥体对象在同一时刻只能被一个线程占用,当互斥体对象被一个线程占用时,若有另一线程想占用它,则必须等到前一线程释放后才能成功。

(2)信号对象

信号对象允许同时对多个线程共享资源进行访问,在创建对象时指定最大可同时访问的线程数。当一个线程申请访问成功后,信号对象中的计数器减一,调用ReleaseSemaphore函数后,信号对象中的计数器加一。其中,计数器值大于或等于0,但小于或等于创建时指定的最大值。如果一个应用在创建一个信号对象时,将其计数器的初始值设为0,就阻塞了其他线程,保护了资源。等初始化完成后,调用ReleaseSemaphore函数将其计数器增加至最大值,则可进行正常的存取访问。可按下列步骤使用该对象:

首先,创建信号对象:

HANDLE CreateSemaphore();

或者打开一个信号对象:

HANDLE OpenSemaphore();

然后,在线程访问共享资源之前调用WaitForSingleObject。

共享资源访问完成后,应释放对信号对象的占用:

ReleaseSemaphore();

(3)事件对象

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,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。

事件对象是用CreateEvent函数建立的。该函数可以指定事件对象的类和事件的初始状态。如果是手工重置事件,那么它总是保持有信号状态,直到用ResetEvent函数重置成无信号的事件。如果是自动重置事件,那么它的状态在单个等待线程释放后会自动变为无信号的。用SetEvent可以把事件对象设置成有信号状态。在建立事件时,可以为对象命名,这样其他进程中的线程可以用OpenEvent函数打开指定名字的事件对象句柄。

(4)排斥区对象

在排斥区中异步执行时,它只能在同一进程的线程之间共享资源处理。虽然此时上面介绍的几种方法均可使用,但是,使用排斥区的方法则使同步管理的效率更高。

使用时先定义一个CRITICAL_SECTION结构的排斥区对象,在进程使用之前调用如下函数对对象进行初始化:

VOID InitializeCriticalSection(LPCRITICAL_SECTION);

当一个线程使用排斥区时,调用函数:EnterCriticalSection或者TryEnterCriticalSection;

当要求占用、退出排斥区时,调用函数LeaveCriticalSection,释放对排斥区对象的占用,供其他线程使用。

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本文来源:CFAN整理 作者:佚名

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