组成
注意
线程运行机制
操作系统为每个运行线程安排一定的CPU时间----时间片,系统通过一种循环的方式为线程提供时间片,线程在自己的时间内运行,因为时间相当短,多个线程频繁地发生切换,因此给用户的感觉就是好像多个线程同时运行一样,但是如果计算机有多个CPU,线程就能真正意义上的同时运行了
生命周期
在创建子线程的线程中要是该线程结束了生命周期子线程也会结束生命周期
优点
单线程与多线程的执行区别
注意
多线程访问共享变量时要避免多个线程同时对共享变量进行操作
[进程创建][互斥对象][事件对象][关键代码段/临界资源]
[creathread][线程入口函数原型][Sleep][CloseHandle]
CreateThread线程创建函数
函数原型
HANDLE CreateThread(
LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes,
DWORD dwStackSize,
LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress,
LPVOID lpParameter,
DWORD dwCreationFlags,
LPDWORD lpThreadId
);
参数说明
返回值
新建立的线程句柄
threadProName 线程入口函数
函数原型
DWORD WINAPI threadProName(LPVOID lpParameter);
参数说明
Sleep 线程睡眠函数
函数原型
void Sleep(DWORD dwMilliseconds);
参数说明
CloseHandle 关闭线程句柄
函数原型
BOOL CloseHandle(
HANDLE hObject // handle to object to close
);
参数说明
返回值
操作成功时候返回非零值,操作失败返回0
用途说明
若想要子线程可以运行而主线程不执行操作①可以让主线程睡眠,②可以让主线程执行循环空操作,但是用这种方式的话,对于主线程来说主线程是可以运行的,并且它会占有一定的CPU时间,这样会影响到MultiThread程序的执行效率.
说明 CreateThread启动了一个线程,同时产生一个句柄让你好操纵这个线程,如果你不要用这个句柄了就CloseHandle关掉它.调用这个CloseHandle并不意味着结束线程,而是表示不关心此句柄的状态了,也就无法控制子进程的线程了.如果需要关心,可以在子进程结束后再CloseHandle,但一定得CloseHandle.
CloseHandle使指定的句柄无效,减少对象的句柄计数,进行对象保持检验.当对象的最后一个句柄关闭时,对象将从系统中删除.关闭一个线程句柄并 不会终止一个线程,要释放一个线程对象,必须terminate线程,然后关闭所有的线程句柄.用CloseHandle只能关闭由CreateFile 函数返回的句柄.用FindClose来关闭由FindFirstFile返回的句柄.
[CreateMutex][ReleaseMutex][WaitForSingleObject]
CreateMutex 创建或打开互斥对象
函数原型
HANDLE CreateMutex(
LPSECURITY_ATTRIBUTES lpMutexAttributes,
BOOL bInitialOwer,
LPCTSTR lpName
);
参数说明
返回值
如果调用成功,该函数将返回所创建的互斥对象的句柄.如果创建的是命名的互斥对象,并且在CreateMutex函数调用之前,该命名的互斥对象存在,那么该函数将返回ERROR_ALREADY_EXISTS.
注意
ReleasMutex 释放互斥对象
函数原型
BOOL ReleaseMutex(HANDLE hMutex);
参数说明
返回值
调用成功返回非零值,调用失败返回0值
注意
调用ReleaseMutex函数释放互斥对象的所有权时候,操作系统会判断线程的ID与互斥对象内部所维护的线程ID是否一致,只有一致才执行释放操作.也就是说互斥对象谁拥有谁释放
WaitForSingleObject 等待互斥对象被释放后获得互斥对象拥有权
函数原型
DWORD WaitForSingleObject(HANDLE hHandle,DWORD dwMilliseconds);
参数说明
返回值
注意
由函数的返回值可以获得担心线程是如何得到互斥对象的所有权,以便在程序中做出对应的处理
[CreateEvent][SetEvent][ResetEvent]
创建事件对象 CreateEvent
函数原型
HANDLE CreateEvent(
LPSECURITY_ATTRIBUTES lpEventAttributes, // pointer to security attributes
BOOL bManualReset, // flag for manual-reset event
BOOL bInitialState, // flag for initial state
LPCTSTR lpName // pointer to event-object name
);
参数说明
返回值
如果函数成功,返回创建新的该事件的句柄,如果是命名事件且已经存在,则返回前面声明的事件对象句柄,和调用GetLastError函数会返回ERROR_ALREADY_EXISTS..如果失败,则返回NULL,可以在GetLastError获得错误信息
设置事件对象状态 SetEvent
函数原型
BOOL SetEvent(HANDLE hEvent);
参数说明
返回值
若成功返回非零值,若失败返回零,错误信息可以调用GetLastError函数获得
作用
把指定事件设置为有信号状态
重置事件对象状态 ResetEvent
函数原型
BOOL ResetEvent(HANDLE hEvent);
参数说明
返回值
若成功返回非零值.若失败返回零,错误信息可以调用GetLastError函数获得
作用
把指定事件设置为无信号状态
[InitializeCriticalSection][DeleteCriticalSection][EnterCriticalSection][LeaveCriticalSection]
初始化关键字函数 InitializeCriticalSection
函数原型
void InitializeCriticalSection(LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection);
参数说明
删除关键代码段 DeleteCriticalSection
函数原型
VOID DeleteCriticalSection( LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection );
参数说明
进入关键代码段 EnterCriticalSection
函数原型
VOID EnterCriticalSection( LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection );
参数说明
退出关键代码段 LeaveCriticalSection
函数原型
VOID LeaveCriticalSection( LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection );
参数说明
创建过程:
程序样例
程序源码:
#include
#include
#include
using namespace std;
DWORD WINAPI Fun1Proc(LPVOID lpParameter);
DWORD WINAPI Fun2Proc(LPVOID lpParamete);
int tickets=10;
void main()
{
HANDLE hThread1,hThread2;
hThread1=CreateThread(NULL,0,Fun1Proc,NULL,0,NULL);
hThread2=CreateThread(NULL,0,Fun2Proc,NULL,0,NULL);
CloseHandle(hThread1);
CloseHandle(hThread2);
Sleep(2000);
system("pause");
}
DWORD WINAPI Fun1Proc(LPVOID lpParameter)
{
while(true)
{
Sleep(1);
if(tickets>0)
{
Sleep(10);
cout<<"thread1 sell ticket : "<0)
{
Sleep(10);
cout<<"thread2 sell ticket : "<
运行结果:
Unix系统使用的是时间片算法
定义
在时间片算法中,所有的进程排成一个队列.操作系统按照他们的顺序,给每个进程分配一段时间,即该进程 允许运行的时间.如果在 时间片结束时进程还在运行,则CPU将被剥夺并分配给另一个进程.如果进程在时间片结束前阻塞或结束,则CPU当即进行切换.调度程序所要做的就是维护一张就绪进程列表,,当进程用完它的时间片后,它被移到队列的末尾
说明
我们用分蛋糕的场景来描述这这种算法.假设有源源不断的蛋糕(源源不断的时间),一副刀叉(一个CPU),10个等待吃蛋糕的人(10 个进程)
Windows 操作系统来负责分蛋糕的,那么场面就很有意思了.他会这样定规矩:我会根据你们的优先级、饥饿程度去给你们每个人计算一个优先级.优先级最高的那个人,可 以上来吃蛋糕——吃到你不想吃为止.等这个人吃完了,我再重新根据优先级、饥饿程度来计算每个人的优先级,然后再分给优先级最高的那个人.这样看来,这个场面就有意思了——可能有些人是PPMM,因此具有高优先级,于是她就可以经常来吃蛋糕.可能另外一个人是个丑男,而去很ws,所以优先级 特别低,于是好半天了才轮到他一次(因为随着时间的推移,他会越来越饥饿,因此算出来的总优先级就会越来越高,因此总有一天会轮到他的).而且,如果一不 小心让一个大胖子得到了刀叉,因为他饭量大,可能他会霸占着蛋糕连续吃很久很久,导致旁边的人在那里咽口水...而且,还可能会有这种情况出现:操作系统现在计算出来的结果,5号PPMM总优先级最高,而且高出别人一大截.因此就叫5号来吃蛋糕.5号吃了一小会儿, 觉得没那么饿了,于是说“我不吃了”(挂起).因此操作系统就会重新计算所有人的优先级.因为5号刚刚吃过,因此她的饥饿程度变小了,于是总优先级变小 了;而其他人因为多等了一会儿,饥饿程度都变大了,所以总优先级也变大了.不过这时候仍然有可能5号的优先级比别的都高,只不过现在只比其他的高一点点 ——但她仍然是总优先级最高的啊.因此操作系统就会说:5号mm上来吃蛋糕……(5号mm心里郁闷,这不刚吃过嘛……人家要减肥……谁叫你长那么漂亮,获 得了那么高的优先级). 那么,Thread.Sleep 函数是干吗的呢?还用刚才的分蛋糕的场景来描述.上面的场景里面,5号MM在吃了一次蛋糕之后,觉得已经有8分饱了,她觉得在未来的半个小时之内都不想再 来吃蛋糕了,那么她就会跟操作系统说:在未来的半个小时之内不要再叫我上来吃蛋糕了.这样,操作系统在随后的半个小时里面重新计算所有人总优先级的时候, 就会忽略5号mm.Sleep函数就是干这事的,他告诉操作系统“在未来的多少毫秒内我不参与CPU竞争”.
两个问题
假设现在是 2008-4-7 12:00:00.000,如果我调用一下 Thread.Sleep(1000) ,在 2008-4-7 12:00:01.000 的时候,这个线程会不会被唤醒?
不一定.因为你只是告诉操作系统:在未来的1000毫秒内我不想再参与到 CPU竞争.那么1000毫秒过去之后,这时候也许另外一个线程正在使用CPU,那么这时候操作系统是不会重新分配CPU的,直到那个线程挂起或结束;况 且,即使这个时候恰巧轮到操作系统进行CPU 分配,那么当前线程也不一定就是总优先级最高的那个,CPU还是可能被其他线程抢占去. 与此相似的,Thread有个Resume函数,是用来唤醒挂起的线程的.好像上面所说的一样,这个函数只是“告诉操作系统我从现在起开始参与CPU竞争了”,这个函数的调用并不能马上使得这个线程获得CPU控制权
某人的代码中用了一句看似莫明其妙的话:Thread.Sleep(0) .既然是 Sleep 0 毫秒,那么他跟去掉这句代码相比,有啥区别么?
有,而且区别很明显.假设我们刚才的分蛋糕场景里面,有另外一个PPMM 7号,她的优先级也非常非常高(因为非常非常漂亮),所以操作系统总是会叫道她来吃蛋糕.而且,7号也非常喜欢吃蛋糕,而且饭量也很大.不过,7号人品很好,她很善良,她没吃几口就会想:如果现在有别人比我更需要吃蛋糕,那么我就让给他.因此,她可以每吃几口就跟操作系统说:我们来重新计算一下所有人的总 优先级吧.不过,操作系统不接受这个建议——因为操作系统不提供这个接口.于是7号mm就换了个说法:“在未来的0毫秒之内不要再叫我上来吃蛋糕了”.这个指令操作系统是接受的,于是此时操作系统就会重新计算大家的总优先级——注意这个时候是连7号一起计算的,因为“0毫秒已经过去了”嘛.因此如果没有比 7号更需要吃蛋糕的人出现,那么下一次7号还是会被叫上来吃蛋糕. 因此,Thread.Sleep(0)的作用,就是“触发操作系统立刻重新进行一次CPU竞争”.竞争 的结果也许是当前线程仍然获得CPU控制权,也许会换成别的线程获得CPU控制权.这也是我们在大循环里面经常会写一句Thread.Sleep(0) ,因为这样就给了其他线程比如Paint线程获得CPU控制权的权力,这样界面就不会假死在那里. 末了说明一下,虽然上面提到说“除非它自己放弃使用 CPU ,否则将完全霸占 CPU”,但这个行为仍然是受到制约的——操作系统会监控你霸占CPU的情况,如果发现某个线程长时间霸占CPU,会强制使这个线程挂起,因此在实际上不 会出现“一个线程一直霸占着 CPU 不放”的情况.至于我们的大循环造成程序假死,并不是因为这个线程一直在霸占着CPU.实际上在这段时间操作系统已经进行过多次CPU竞争了,只不过其他 线程在获得CPU控制权之后很短时间内马上就退出了,于是就又轮到了这个线程继续执行循环,于是就又用了很久才被操作系统强制挂起...因此反应到界面 上,看起来就好像这个线程一直在霸占着CPU一样. 末了再说明一下,文中线程、进程有点混乱,其实在Windows原理层面,CPU竞争都是线程级的,本文中把这里的进程、线程看成同一个东西就好了
Windows系统使用的是抢占式
定义
所谓抢占式操作系统,就是说如果一个进程得到了 CPU 时间,除非它自己放弃使用 CPU ,否则将完全霸占 CPU .因此可以看出,在抢 占式操作系统中,操作系统假设所有的进程都是“人品很好”的,会主动退出 CPU . 在抢占式操作系统中,假设有若干进程,操作系统会根据他们的优先级、饥饿时间(已经多长时间没有使用过 CPU 了),给他们算出一 个总的优先级来.操作系统就会把 CPU 交给总优先级最高的这个进程.当进程执行完毕或者自己主动挂起后,操作系统就会重新计算一 次所有进程的总优先级,然后再挑一个优先级最高的把 CPU 控制权交给他
说明
我们用分蛋糕的场景来描述这这种算法.假设有源源不断的蛋糕(源源不断的时间),一副刀叉(一个CPU),10个等待吃蛋糕的人(10 个进程)
Unix 操作系统来负责分蛋糕,那么他会这样定规矩:每个人上来吃 1 分钟,时间到了换下一个.最后一个人吃完了就再从头开始.于是,不管这10个人是不是优先级不同、饥饿程度不同、饭量不同,每个人上来的时候都可以吃 1 分钟.当然,如果有人本来不太饿,或者饭量小,吃了30秒钟之后就吃饱了,那么他可以跟操作系统说:我已经吃饱了(挂起).于是操作系统就会让下一个人接着来
[互斥对象][事件对象][临界资源/关键代码段][三种比较]
问题:
在多线程访问共享变量的时候,有可能出现一种多个线程同时对同一个变量进行操作,导致变量数据无法正确使用.例如火车售票系统(源至VC++深入详解第十六章),有两个窗口可以进行售票,但是两个窗口如果没有进行适当的通信可能在销售最后一张票的时候发生错误.即一个更早的售出了最后一张票而稍微后的窗口售出了第0张票.下面用一个程序说明此问题.
代码示例:
程序源码:
#include
#include
#include
using namespace std;
DWORD WINAPI Fun1Proc(LPVOID lpParameter);
DWORD WINAPI Fun2Proc(LPVOID lpParameter);
int tickets=10;
void main()
{
HANDLE hThread1,hThread2;
//创建子线程
hThread1=CreateThread(NULL,0,Fun1Proc,NULL,0,NULL);
hThread2=CreateThread(NULL,0,Fun2Proc,NULL,0,NULL);
CloseHandle(hThread1);
CloseHandle(hThread2);
Sleep(500);
system("pause");
}
DWORD WINAPI Fun1Proc(LPVOID lpParameter)
{
while(TRUE)
{
if(tickets>0)
{
Sleep(10);
cout<<"窗口1 售出车票 : 第 "<0)
{
Sleep(10);
cout<<"窗口1 售出车票 : 第 "<
运行结果:
为了解决以上问题需要线程同步,即共享变量在同一时刻只有一个线程可以访问,具体实现有互斥对象,事件对象,临界区资源
说明
组成
注意
执行流程
函数详解(链接)
代码样例
解决共享变量访问问题(用互斥对象方法)
程序源码:
#include
#include
#include
using namespace std;
DWORD WINAPI Fun1Proc(LPVOID lpParameter);
DWORD WINAPI Fun2Proc(LPVOID lpParameter);
int tickets=10;
HANDLE hMutex;
void main()
{
HANDLE hThread1,hThread2;
//创建互斥对象
hMutex=CreateMutex(NULL,false,"tickets");
//创建子线程
hThread1=CreateThread(NULL,0,Fun1Proc,NULL,0,NULL);
hThread2=CreateThread(NULL,0,Fun2Proc,NULL,0,NULL);
CloseHandle(hThread1);
CloseHandle(hThread2);
Sleep(500);
system("pause");
//关闭互斥对象
CloseHandle(hMutex);
}
DWORD WINAPI Fun1Proc(LPVOID lpParameter)
{
while(TRUE)
{
//等待互斥对象被释放后获得互斥对象拥有权
WaitForSingleObject(hMutex,INFINITE);
//数据操作
if(tickets>0)
{
Sleep(10);
cout<<"窗口1 售出车票 : 第 "<0)
{
Sleep(10);
cout<<"窗口1 售出车票 : 第 "<
运行结果:
实现程序只有一个实例运行(用互斥对象方法)
程序源码:
#include
#include
#include
using namespace std;
void main()
{
HANDLE hMutex;
//创建互斥对象
hMutex=CreateMutex(NULL,false,"tickets");
if(hMutex)
{
//判断命名互斥对象是否已存在
if(ERROR_ALREADY_EXISTS==GetLastError())
{
cout<<"已经有一个运行实例了!"<
运行结果(上面为第一个运行实例的运行结果,下面为第二个实例运行结果):
说明
组成
执行流程
代码样例:
解决共享变量访问问题(用事件对象方法,人工重置事件不适合在个例子中使用,运行结果也会显示出卖出第0张票)
程序源码
#include
#include
#include
using namespace std;
DWORD WINAPI Fun1Proc(LPVOID lpParameter);
DWORD WINAPI Fun2Proc(LPVOID lpParameter);
int tickets=10;
HANDLE g_hEvent;
void main()
{
HANDLE hThread1,hThread2;
//创建人工重置事件
//g_hEvent=CreateEvent(NULL,true,false,NULL);
//创建自动重置事件
g_hEvent=CreateEvent(NULL,false,false,NULL);
//创建完事件后为无信号,这里设置事件为有信号
SetEvent(g_hEvent);
//创建线程
hThread1=CreateThread(NULL,0,Fun1Proc,NULL,0,NULL);
hThread2=CreateThread(NULL,0,Fun2Proc,NULL,0,NULL);
CloseHandle(hThread1);
CloseHandle(hThread2);
Sleep(500);
system("pause");
CloseHandle(g_hEvent);
}
DWORD WINAPI Fun1Proc(LPVOID lpParameter)
{
while(TRUE)
{
//人工重置事件: 等待该事件为有信号状态
//自动重置事件: 等待该事件为有信号状态,并把事件设置为无信号状态
WaitForSingleObject(g_hEvent,INFINITE);
//手动设置信息为有无信号
//ResetEvent(g_hEvent);
//数据操作
if(tickets>0)
{
Sleep(10);
cout<<"窗口1 售出车票 : 第 "<0)
{
Sleep(10);
cout<<"窗口2 售出车票 : 第 "<
运行结果
保证程序运行实例单一性(用事件对象方法)
程序源码:
#include
#include
#include
using namespace std;
void main()
{
HANDLE g_hEvent;
//事件互斥对象
g_hEvent=CreateEvent(NULL,false,false,"tickets");
if(g_hEvent)
{
//判断命名事件对象是否已存在
if(ERROR_ALREADY_EXISTS==GetLastError())
{
cout<<"已经有一个运行实例了!"<
运行结果(上面为第一个运行实例的运行结果,下面为第二个实例运行结果):
定义说明:
执行流程
注意死锁
用临界区资源使多线程同步时候要特别注意线程死锁问题,假设程序有两临界资源(g_csA,g_csB)与两个子线程(子线程A,子线程B),子线程执行体流程如下图(图1)表示,当子线程A先获得临界资源g_csA后由于子线程A的时间片用完了,所以跳到子线程B进行执行,这时B将获得临界资源g_csB,然后由于A获得临界资源g_csA,所以B只好等待直至子线程B时间片用完,然后跳到子线程A继续执行,但是这时的临界资源g_csB已经被子线程B占有,所以子线程A有进行等待直至时间片用完.于是子线程A与子线程B就进入了死锁现象流程如下图所示(图2).
代码示例
程序源码:
#include
#include
#include
using namespace std;
DWORD WINAPI Fun1Proc(LPVOID lpParameter);
DWORD WINAPI Fun2Proc(LPVOID lpParameter);
int tickets=10;
//声明关键代码量CRITICAL_SECTION结构体变量
CRITICAL_SECTION g_csA;
void main()
{
HANDLE hThread1,hThread2;
//初始化关键代码段
InitializeCriticalSection(&g_csA);
//线程的创建
hThread1=CreateThread(NULL,0,Fun1Proc,NULL,0,NULL);
hThread2=CreateThread(NULL,0,Fun2Proc,NULL,0,NULL);
CloseHandle(hThread1);
CloseHandle(hThread2);
Sleep(500);
system("pause");
//释放关键代码段相关资源
DeleteCriticalSection(&g_csA);
}
DWORD WINAPI Fun1Proc(LPVOID lpParameter)
{
while(TRUE)
{
//等待关键代码不被占用时获得关键代码段所有权进入关键代码段
EnterCriticalSection(&g_csA);
//数据操作
if(tickets>0)
{
Sleep(10);
cout<<"窗口1 售出车票 : 第 "<0)
{
Sleep(10);
cout<<"窗口2 售出车票 : 第 "<
运行结果:
比较
说明