学习MiniGui之多线程机制【转】

MiniGUI在2.0版本之后，有三种运行模式MiniGUI-Threads，MiniGUI-Processes和MiniGUI-Standalone。说这些概念之前，我们先来谈谈另外一些很重要的概念，或许对理解上述运行模式有所帮助。请务必耐心看完，因为理论是实践的基础。

GUI(Graphical User Interface)：是用户接口(UI)的一种，提供了用户与电子设备诸如计算机，手持设备的交互。

这里附带提一下User Interface(UI)，也可以称为HMI(Human Machine Interface)，它在计算机领域指提供给用户的图形，文本，听觉信息，以及用户通过它给应用程序的控制序列(比如键盘击键，鼠标拖动，触摸屏点击等)。UI的种类有很多，包括上面提到的GUI，另外还有Web-based UI，CLI(Command line interfaces)等。

      窗口系统(Window System or Windowing System)：是GUI的一部分，提供了对实现窗口管理器的支持，以及对图形硬件，鼠标键盘的基本支持。鼠标光标也是由窗口系统绘制的。例如Qtopia，X Window System，Y Window System，MiniGUI等。

      窗口管理器(Window manager)：计算机软件，在一个GUI的窗口系统中控制窗口的位置和外观，各个窗口的叠加顺序等。它们与下层的窗口系统一起提供对图形，点设备，和键盘的支持，它们通常被实现成使用widget toolkit来创建。例如KWin，twm，Metacity等。

      桌面环境(Desktop environment)：指GUI的一种风格，典型地由图标，窗口，工具栏，文件夹，墙纸和桌面部件组成。提供桌面环境的软件可能也提供了拖放(drag and drop)功能。例如：GNOME，KDE，Xfce等。

      部件工具链(widget toolkit)：一个部件的集合用来设计GUIs应用程序。通常由操作系统，窗口系统或窗口管理器提供一组API，供应用程序访问API来使用部件。比如Qt，GTK+等。

   例如，在X窗口系统中，KDE是桌面环境，而X窗口管理器可以是KDE提供的KWin。KDE桌面环境是基于Qt/X11 toolkit开发的。

   在MiniGUI中，图形抽象层(GAL)干了与窗口系统一样的事情，还有一个称为DESKTOP的窗口管理器。控件与整体框架构成了一套完整的桌面环境。

   上面的内容就说到这里，下面介绍一下三种运行模式，

1.       MiniGUI-Threads。在这种模式下，MiniGUI本身运行在线程模式下，在启动之初，调用SystemThreads函数启动了desktop、parsor和timer三个线程。desktop< MiniGUI>窗口中的所有主窗口，包括建立、销毁、显示、隐藏、修改Z-order、获得输入焦点等等。parsor 线程用来从IAL中收集鼠标和键盘事件，并将收集到的事件转换为消息而邮寄给desktop窗口管理器。timer 线程用来触发定时器事件。该线程启动时首先设置 Linux 定时器，然后等待 desktop 线程的结束，即处于休眠状态。当接收到 SIGALRM 信号时，该线程处理该信号并向 desktop 服务器发送定时器消息。当 desktop 接收到定时器消息时，desktop 会查看当前窗口的定时器列表，如果某个定时器过期，则会向该定时器所属的窗口发送定时器消息。

你可以新建一个线程来创建一个窗口，也可以在同一个线程内创建多个窗口。

刚说了窗口之间的叠加是由窗口管理器负责的，因此窗口的创建和销毁应该通知窗口，因此在窗口被创建时，传递MSG_ADDNEWMAINWIN给desktop窗口管理器，这个操作是通过消息队列实现的。又如，parsor线程检测到了键盘消息之后，会发一个消息到desktop的消息队列中，desktop从消息队列中取出该消息，并放到当前活动窗口(__mg_active_mainwnd)的消息队列中，__mg_active_mainwnd窗口就可以处理键盘消息了。由此可见，desktop窗口管理器可以看作一个服务器，而普通的窗口线程可以看作客户端，这种称之为微客户/服务器结构，因为客户和服务器是在同一进程中的不同线程，因此是微客户/服务器。由此可见你创建的窗口与窗口管理器在不同的线程中。窗口管理器由全局变量__mg_desktop引用，因此在一个客户端线程里，可以做到向窗口管理器发送消息。

2.       MiniGUI-Processes。在这种模式下，每个MiniGUI程序都是一个独立的进程，每个进程可以创建多个窗口。这也就意味着，作为服务器的窗口管理器进程必须作为服务器进程运行，而其他窗口作为客户端进程运行。区分服务器和客户端通过全局变量mgServer的值来判断。服务器与客户端间的进程通信使用Unix Domain Socket实现。

3.       MiniGUI-Standalone。这种运行模式下，MiniGUI以独立进程的方式运行，适合功能单一的应用场合。

注意：针对以上三种运行模式分别定义了不同的宏。

MiniGUI-Threads:   _MGRM_THREADS

MiniGUI-Processes:  _MGRM_PROCESSES和_LITE_VERSION

MiniGUI-Standalone: _MGRM_STANDALONE和LITE_VERSION和_STAND_ALONE

 

下面详细介绍MiniGUI-Threads模式下的消息驱动模型。parsor线程负责收集来自底层设备的键盘敲击，鼠标点击事件，并封装成约定好的消息格式投递到桌面管理器的消息队列中。桌面管理器的消息循环不停地从消息队列中获取消息，并处理消息，或自己处理或派发给具体的窗口。

 

MiniGUI支持的消息传递机制如下：

PostMessage：异步消息。消息发送完毕则立即返回，不需要等待消息被处理完。

PostSyncMessage：同步消息。发送窗口和接收窗口为多线程时才起作用，通过创建信号量并等待，直至消息被处理完则返回。

SendMessage：这是一种同步消息，利用该函数向任何一个窗口发送消息，并不是立即返回而是等待该消息被处理完之后才返回。当发送窗口和接收窗口在同一线程则直接调用；不同线程的情况下，则同PostSyncMessage。

SendNotifyMessage：异步消息。消息发送完毕则立即返回，不需要等待消息被处理完。并且这种消息会被存放到链表中，因此保证消息不会丢失。

SendAsyncMessage：异步消息。无论发送消息窗口和接收消息是否在同一个线程，都直接调用。

    消息队列MSGQUEUE结构定义如下，由于只考察Threads模式下，因此把不相关的内容去掉了：

struct _MSGQUEUE {     DWORD dwState; //消息队列的当前状态，是否有新的消息等     pthread_mutex_t lock; //互斥锁     sem_t wait;   //信号量，有消息时可以获得信号量，否则睡眠，之所以用信号量是因为避免了CPU的忙等     PQMSG pFirstNotifyMsg;  //Notify消息链表的首指针     PQMSG pLastNotifyMsg;   //Notify消息链表的尾指针     PSYNCMSG pFirstSyncMsg; //同步消息链表的首指针     PSYNCMSG pLastSyncMsg;  //同步消息链表的尾指针     MSG* msg;               //普通消息存放的队列，它是一个数组     int len;                //数组长度     int readpos, writepos;  //读写指针     WORD TimerMask; //是否有定时器超时发生     int loop_depth; //PostQuitMessage使用的变量，也不清楚 }; //普通消息结构 typedef struct _QMSG {     MSG Msg;     struct _QMSG* next; }QMSG; //同步消息结构 typedef struct _SYNCMSG {     MSG Msg;     Int retval;       //返回值     sem_t sem_handle; //线程间同步调用的信号量     struct _SYNCMSG* pNext; }SYNCMSG; typedef struct _MSG {     HWND hwnd;   //消息接收窗口     int message; //消息ID     WPARAM wParam;     LPARAM lParam;     unsigned int time;     void* pAdd; //不同线程同步消息存放SYNCMSG } MSG;

 

PostMessage发送的消息是存放到msg数组中的，在InitMsgQueue中会初始化该数组空间，默认也就8条消息大小，因此当消息很多时候，可能前一个消息还未被来得及处理，就被后一个消息覆盖了，因此会造成消息的丢失。SendNotifyMessage发送的消息是存放到pFirstNotifyMsg链表中，因此消息不会丢失。而发送的同步消息则被保存在了pFirstSyncMsg链表中。

一个典型的消息循环如下：

while(GetMessage(&Msg, hWnd)) {        TranslateMessage(&Msg);        DispatchMessage(&Msg); };

 

 

GetMessage函数其实是调用PeekMessageEx函数，在函数中根据dwState检查是否有消息而对pMsg进行赋值，如果没有消息，则会调用sem_wait (&pMsgQueue->wait);而睡眠，直到获取信号量。在上述说的几个消息发送函数中会调用POST_MSGQ宏来释放信号量(sem_post)

 

BOOL PeekMessageEx (PMSG pMsg,                     HWND hWnd,                     int iMsgFilterMin,                     int  iMsgFilterMax,                     BOOL bWait,                     UINT uRemoveMsg) {        …… checkagain:        if (pMsgQueue->dwState & QS_QUIT) {                ……                return TRUE;        }        if (pMsgQueue->dwState & QS_SYNCMSG) {               if (pMsgQueue->pFirstSyncMsg) {                        *pMsg = pMsgQueue->pFirstSyncMsg->Msg;                         SET_PADD (pMsgQueue->pFirstSyncMsg);                ……                return TRUE;        }        if (pMsgQueue->dwState & QS_NOTIFYMSG) {                ……                return TRUE;        }        if (pMsgQueue->dwState & QS_POSTMSG) {                ……                return TRUE;        }        ……        if (bWait) {              /* no message, wait again. */              sem_wait (&pMsgQueue->wait);              goto checkagain;        }        …… } #define POST_MSGQ(pMsgQueue) \ { \     int sem_value; \     /* Signal that the msg queue contains one more element for reading */ \     sem_getvalue (&(pMsgQueue)->wait, &sem_value); \     if (sem_value <= 0) \         sem_post(&(pMsgQueue)->wait); \ }

 

TranslateMessage笔者没有研究过，不说明了，免得误人子弟。还是来谈谈DispatchMessage吧。DispatchMessage获取到消息之后，判断消息的类型，如果是普通消息就开始调用具体处理函数了，就是所谓的窗口回调函数，这没有什么好说的。如果是来自不同线程的同步消息，则要将执行结果告知消息发送窗口。注意这里只是同步消息，来自不同线程的异步消息也直接调用就可以了，同步消息的特征就是要将执行结果返回给发送消息的窗口，在这过程之前，发送窗口只会等待接收窗口处理完消息，其余什么都不干。再回到GetMessage，当发现收到的消息为同步消息时，则将同步消息结构存放到pAdd指针中。DispatchMessage中，首先调用消息回调函数，然后根据pAdd判断是否是同步消息，如果是则设置retval的值，同时释放信号量。如下：

iRet = (*WndProc)(pMsg->hwnd, pMsg->message, pMsg->wParam,                   pMsg->lParam);/* this is a sync message. */ if (pMsg->pAdd) {       pSyncMsg = (PSYNCMSG)pMsg->pAdd;       pSyncMsg->retval = iRet;       sem_post (&pSyncMsg->sem_handle); }

 

而消息发送窗口那一端，调用SendMessage发送消息时，如果接受窗口不于自己在同一个线程，则调用SendSyncMessage，在该函数内调用sem_wait而阻塞直到DispatchMessage里面释放了信号量。如下：

 

int SendSyncMessage (HWND hWnd,                      int msg,                      WPARAM wParam,                      LPARAM lParam) {     PMSGQUEUE pMsgQueue;     SYNCMSG SyncMsg;     ……     sem_init (&SyncMsg.sem_handle, 0, 0);     ……     pMsgQueue->dwState |= QS_SYNCMSG;     …….     /* suspend until the message been handled. */     if (sem_wait(&SyncMsg.sem_handle) < 0) {         fprintf (stderr,                  "SendSyncMessage: thread is interrupted abnormally!\n");     }     sem_destroy (&SyncMsg.sem_handle);     ……     return SyncMsg.retval; }

转自：http://blog.chinaunix.net/u1/56757/showart_1096164.html