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用MFC編寫多線程程序案例

[摘要]作者:林俊   線程技術(shù)使不同的代碼可以同時(shí)運(yùn)行。當(dāng)然,只有在多C P U的計(jì)算機(jī)上,多個(gè)線程才能夠真正地同時(shí)運(yùn)行。然而,由于操作系統(tǒng)把C P U的時(shí)間分成很短的片段分配給每個(gè)線程,這樣給人的感覺(jué)好像是多個(gè)線程真的同時(shí)運(yùn)行。 線程的概念與1 6位環(huán)境中的多任務(wù)有很大的不同。或許曾...
作者:林俊  

      線程技術(shù)使不同的代碼可以同時(shí)運(yùn)行。當(dāng)然,只有在多C P U的計(jì)算機(jī)上,多個(gè)線程才能夠真正地同時(shí)運(yùn)行。然而,由于操作系統(tǒng)把C P U的時(shí)間分成很短的片段分配給每個(gè)線程,這樣給人的感覺(jué)好像是多個(gè)線程真的同時(shí)運(yùn)行。
     線程的概念與1 6位環(huán)境中的多任務(wù)有很大的不同。或許曾聽人們這樣講: Win32是一種搶占式操作系統(tǒng),而Windows 3.1 是一種協(xié)作式的多任務(wù)環(huán)境。其關(guān)鍵區(qū)別在于:在搶占式多任務(wù)環(huán)境中,操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理哪個(gè)線程在什么時(shí)候執(zhí)行。如果當(dāng)線程1暫停執(zhí)行時(shí),線程2才有機(jī)會(huì)獲得CPU時(shí)間,我們說(shuō)線程1是搶占的。如果某個(gè)線程的代碼陷入死循環(huán),這并不可怕,操作系統(tǒng)仍會(huì)安排時(shí)間給其他線程。在Windows 3.1下,程序員必須保證應(yīng)用程序能夠把控制權(quán)返還給Windows。如果這一步失敗,將導(dǎo)致整個(gè)操作環(huán)境鎖死,或許你已經(jīng)有過(guò)這樣的痛苦經(jīng)歷。只要稍微想想便會(huì)明白, 16位的Windows是如此脆弱,它依賴于應(yīng)用程序的運(yùn)行情況,并且不允許程序陷入死循環(huán)或無(wú)窮遞歸以及任何封閉狀態(tài)。這是因?yàn)樗械膽?yīng)用程序都必須協(xié)助Windows工作,這種工作類型被稱為協(xié)作式多任務(wù)系統(tǒng)。
     在很多情況下,需要采用多線程技術(shù)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。例如,常用的字處理軟件Word,當(dāng)輸入文字的時(shí)候,Word同時(shí)進(jìn)行拼寫和語(yǔ)法的檢驗(yàn),也就是將文檔中的詞語(yǔ)與詞庫(kù)中的詞語(yǔ)進(jìn)行比較,并對(duì)文檔中的語(yǔ)句進(jìn)行語(yǔ)法分析。這些操作都比較耗費(fèi)時(shí)間,但是我們?cè)谑褂肳ord的時(shí)候并沒(méi)有感覺(jué)到輸入過(guò)程有明顯的滯后現(xiàn)象。這里Word就采用了多線程技術(shù),其中一個(gè)線程接收輸入,另一個(gè)線程進(jìn)行拼寫和語(yǔ)法的檢驗(yàn)。
     而對(duì)于在VC下編寫多線程的程序有多種方法可以直接使用WINDOWS提供的API函數(shù)編寫,當(dāng)然最為方便的還是使用MFC編寫,今天我們?cè)谶@里以幾個(gè)具體的例子來(lái)說(shuō)明一下如何用MFC來(lái)編寫多線程程序。
     ~~一、用戶界面線程示例:
     在這個(gè)例子中我們要學(xué)會(huì)如何創(chuàng)建一個(gè)可以單獨(dú)執(zhí)行的功能,且可以和應(yīng)用程序同時(shí)運(yùn)行的線程,而且該線程需要自己的用戶界面,也就是說(shuō)用戶的操作和你程序的運(yùn)算不會(huì)有干擾。例如在文檔應(yīng)用程序中的查詢和替換功能。在這個(gè)例子中我們需要使用框架中的AfxBegin Thread()函數(shù)來(lái)創(chuàng)建用戶界面線程。這將對(duì)線程具有完全控制權(quán),我們將創(chuàng)建自己的CWinThread派生線程類。
     具體的步驟如下:
     ~1)創(chuàng)建新的線程類
     使用Class Wizard創(chuàng)建CWinThread派生線程類。例如創(chuàng)建無(wú)模式對(duì)話框的線程類,請(qǐng)參考程序清單—用戶界面線程類。在本例中創(chuàng)建無(wú)模式對(duì)話框而不是有模式對(duì)話框的原因是,允許消息從主應(yīng)用程序連續(xù)地轉(zhuǎn)發(fā)到線程。
     ~2)創(chuàng)建用戶界面線程
     為啟動(dòng)線程可以使用如下代碼:
     C WinThread *pThread = AfxBeginThread(RUNTIME_CLASS(CWzdThread));
     線程需要調(diào)用: : PostQuitMessage(arg)來(lái)終止,這里的arg參數(shù)需要用戶自己定義。應(yīng)用程序?yàn)榱双@得arg的值,可以調(diào)用如下代碼:
     int arg = pThread -> GetExitCodeThread();
     注意對(duì)于應(yīng)用程序直接結(jié)束線程沒(méi)有推薦的方式。線程必須自己退出并允許將自身清除。用戶需要做的是創(chuàng)建Windows消息來(lái)通知線程終止。線程通過(guò)調(diào)用::PostQuitMessage (arg)來(lái)處理消息。
     ~3)注意:
     1、工作者線程傾向于瑣碎的處理,與它不同的是,用戶界面線程具有自己的界面而且實(shí)際上類似于運(yùn)行其他應(yīng)用程序。創(chuàng)建線程而不是其他應(yīng)用程序的好處是線程可與應(yīng)用程序共享程序空間,這樣可以簡(jiǎn)化線程與應(yīng)用程序共享數(shù)據(jù)的功能。
     2、典型情況是用戶界面線程用于完成查詢和替換等功能,或者是其他不希望占用主應(yīng)用程序大量處理時(shí)間但是需要一個(gè)界面的功能或服務(wù),或者用戶也可完全不考慮界面,將這種類型的線程用于窗口消息服務(wù)器作為一種傳遞其消息的方式,以避免使自己因占用處理時(shí)間過(guò)多而陷入困境。
     3、在時(shí)間要求嚴(yán)格的應(yīng)用程序(例如實(shí)時(shí)應(yīng)用程序)中,不希望因?yàn)楣ぷ髡呔程啟動(dòng)而等待,這時(shí)可將工作者線程中的控制邏輯內(nèi)置到用戶界面線程中并提前創(chuàng)建線程。當(dāng)需要處理事務(wù)時(shí),向用戶界面線程發(fā)送消息,此時(shí)用戶界面線程已經(jīng)運(yùn)行并且在等待指令。
       程序清單:
     #if !defined(AFX_WZDTHREAD_H__411AE4C2_E515_11D1_9B80_00AA003D8695__INCLUDED_)
     #define AFX_WZDTHREAD_H__411AE4C2_E5151_1D1_9B80_00AA003D8695_ _INCLUDED _
     
     #if _MSC_VER >= 1000
     #pragma once
     #endif
     #include "WzdDialog.h"
     class CWzdThread : public CinThread
     {
     DECLARE_DYNCREATE( CWzdThread )
     protected:
     CWzdThread();
     public :
     virtual BOOL InitInstance();
     virtual int ExitInstance();
     protected:
     virtual ~CWzdThread();
     DECLARE_MESSAGE_MAP()
     private:
     CWzdDialog m_dlg;
     } ;
     #include "stdafx.h"
     #include "wzd.h"
     #include "WzdThread.h"
     #ifdef _DEBUG
     #define new DEBUG_NEW
     #undef THIS_FILE
     static char THIS_FILE[] = __FILE__;
     # end if
     IMPLEMENT_DYNCREATE( CWzdThread, CWinThread )
     CWzdThread::CWzdThread()
     {}
     BOOL CWzdThread::InitInstance()
     {
     m_dlg.Create( IDD_WZD_DIALOG );
     m_dlg.Show Window( SW_SHOW );
     m_pMainWnd = &m_dlg;
     return TRUE;
     }
     int CWzdThread::ExitInstance()
     {
     m_dlg.DestroyWindow( );
     return CWinThread : : ExitInstance( );
     }
     BEGIN_MESSAGE_MAP( CWzdThread, CWinThread )
     END_MESSAGE_MAP()
     ~~二、線程間的數(shù)據(jù)共享示例:
     在本例中演示了在幾個(gè)線程之間進(jìn)行程序數(shù)據(jù)共享和通訊,同時(shí)避免由于兩個(gè)線程同時(shí)訪問(wèn)相同的數(shù)據(jù)而引發(fā)的沖突。在本例中使用了三種MFC類:CMutex、CSingleLock和CMultiLock來(lái)同步多個(gè)線程對(duì)一個(gè)數(shù)據(jù)類的同時(shí)訪問(wèn)。
     具體步驟:
     首先我們要先在線程中確定共享的數(shù)據(jù)類。在每個(gè)類定義中嵌入CMutex對(duì)象,如下所示:
     class CWzdData : public CObject
     {
     : : :
     CMutex m_mutex;
     : : :
     } ;
     如果數(shù)據(jù)類沒(méi)有訪問(wèn)其數(shù)據(jù)的成員函數(shù),這一步將添加它們。這些函數(shù)如下所示:
     void CWzdData::GetData( int *pInt,float *pFloat,DWORD *pWord )
     {
     *pInt = m_nInt;
     *pFloat = m_fFloat;
     *pWord = m_dwWord;
     }
     void CWzdData::SetData(int nInt,float fFloat,DWORD dwWord)
     {
     m_nInt = nInt;
     m_fFloat = fFloat;
     m_dwWord = dwWord;
     }
     在引用已嵌入CMutex變量的SetData()函數(shù)堆棧上創(chuàng)建CSingleLock類的實(shí)例。使用CSingleLock的Lock()函數(shù)避免在函數(shù)內(nèi)部對(duì)數(shù)據(jù)多重訪問(wèn),如下所示:
     BOOL CWzdData::SetData( int nInt,float fFloat,DWORD dwWord)
     {
     CSingleLock slock(&m_mutex);
     if (slock.Lock( 1000)) // 時(shí)間以毫秒記,
     {
     m_nInt = nInt;
     m_fFloat = fFloat;
     m_dwWord = dwWord ;
     return TRUE;
     }
     return FALSE;
     這段代碼需要注意的是如果其他的線程同時(shí)訪問(wèn)這個(gè)數(shù)據(jù), Lock()將立刻返回。否則, Lock()在指定的毫秒數(shù)內(nèi)等待,直到超時(shí)并返回FALSE。如果在這個(gè)類中保存的數(shù)據(jù)與其他類中保存的數(shù)據(jù)相關(guān),則在兩個(gè)類中嵌入CMutex變量,兩邊都用CMultiLock等待,如下所示:
     CMutex mutex[2];
     mutex[0] = &mutex1;
     mutex[1] = &mutex2;
     CMultiLock mlock( mutex,2 ); // where 2 is the number of mutexes
     if (mlock.Lock(1000))
     { }
     CreateMutex()函數(shù)的功能并不僅僅只是追蹤應(yīng)用程序的實(shí)例。在該實(shí)例中只是簡(jiǎn)單使用其中的部分功能。
     具體的程序?qū)崿F(xiàn)代碼如下:
     #ifndef WZDDATA _ H
     #define WZDDATA _ H
     #include
     class CWzdData : public CObject
     {
     public:
     DECLARE_SERIAL( CWzdData )
     CWzdData();
     BOOL GetData(int *pInt,float *pFloat,DWORD *pWord);
     BOOL SetData(int nInt,float fFloat,DWORD dwWord);
     CMutex m_mutex;
     int m_nInt;
     float m_fFloat;
     DWORD m_dwWord ;
     } ;
     #endif
     
     #include "stdafx.h"
     #include "WzdData.h"
     
     IMPLEMENT_SERIAL( CWzdData, CObject, 0 )
     CWzdData::CWzdData()
     {
     m_nInt = 0;
     m_fFloat = 0.0f;
     m _ d w Word = 0;
     BOOL CWzdData::GetData( int *pInt,float *pFloat,DWORD *pWord )
     {
     CSingleLock slock( &m_mutex );
     if (slock.Lock(1000))
     {
     *pInt = m_nInt;
     *pFloat = m_fFloat;
     *pWord = m_dwWord;
     return TRUE;
     }
     return FALSE;
     這里以兩個(gè)較為簡(jiǎn)單的多線程程序說(shuō)明了一下如何使用MFC編寫多線程程序,其實(shí)對(duì)于多線程程序的編寫還有很多的技巧,這就需要大家自己多學(xué)多練了。


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