第二步,将刚创建的完成端口和一个有效的设备句柄关联起来,可以使用下面的函数:
bool AssicoateDeviceWithCompletionPort(HANDLE hCompPort,HANDLE hDevice,DWORD dwCompKey)
{
HANDLE h=CreateIoCompletionPort(hDevice,hCompPort,dwCompKey,0);
return h==hCompPort;
};
说明
1) CreateIoCompletionPort函数也可以一次性的既创建完成端口对象,又关联到一个有效的设备句柄
2) CompletionKey是一个可以自己定义的参数,我们可以把一个结构的地址赋给它,然后在合适的时候取出来使用,最好要保证结构里面的内存不是分配在栈上,除非你有十分的把握内存会保留到你要使用的那一刻。
3) NumberOfConcurrentThreads通常用来指定要允许同时运行的的线程的最大个数。通常我们指定为0,这样系统会根据CPU的个数来自动确定。
创建和关联的动作完成后,系统会将完成端口关联的设备句柄、完成键作为一条纪录加入到这个完成端口的设备列表中。如果你有多个完成端口,就会有多个对应的设备列表。如果设备句柄被关闭,则表中自动删除该纪录。
完成端口线程的工作原理
完成端口可以帮助我们管理线程池,但是线程池中的线程需要我们使用_beginthreadex来创建,凭什么通知完成端口管理我们的新线程呢?答案在函数GetQueuedCompletionStatus。该函数原型:
BOOL GetQueuedCompletionStatus(
IN HANDLE CompletionPort,
OUT LPDWORD lpNumberOfBytesTransferred,
OUT PULONG_PTR lpCompletionKey,
OUT LPOVERLAPPED *lpOverlapped,
IN DWORD dwMilliseconds
);
这个函数试图从指定的完成端口的I/0完成队列中抽取纪录。只有当重叠I/O动作完成的时候,完成队列中才有纪录。凡是调用这个函数的线程将被放入到完成端口的等待线程队列中,因此完成端口就可以在自己的线程池中帮助我们维护这个线程。
完成端口的I/0完成队列中存放了当重叠I/0完成的结果---- 一条纪录,该纪录拥有四个字段,前三项就对应GetQueuedCompletionStatus函数的2、3、4参数,最后一个字段是错误信息dwError。我们也可以通过调用PostQueudCompletionStatus模拟完成了一个重叠I/0操作。
当I/0完成队列中出现了纪录,完成端口将会检查等待线程队列,该队列中的线程都是通过调用GetQueuedCompletionStatus函数使自己加入队列的。等待线程队列很简单,只是保存了这些线程的ID。完成端口会按照后进先出的原则将一个线程队列的ID放入到释放线程列表中,同时该线程将从等待GetQueuedCompletionStatus函数返回的睡眠状态中变为可调度状态等待CPU的调度。
基本上情况就是如此,所以我们的线程要想成为完成端口管理的线程,就必须要调用
GetQueuedCompletionStatus函数。出于性能的优化,实际上完成端口还维护了一个暂停线程列表,具体细节可以参考《Windows高级编程指南》,我们现在知道的知识,已经足够了。
线程间数据传递
线程间传递数据最常用的办法是在_beginthreadex函数中将参数传递给线程函数,或者使用全局变量。但是完成端口还有自己的传递数据的方法,答案就在于CompletionKey和OVERLAPPED参数。
CompletionKey被保存在完成端口的设备表中,是和设备句柄一一对应的,我们可以将与设备句柄相关的数据保存到CompletionKey中,或者将CompletionKey表示为结构指针,这样就可以传递更加丰富的内容。这些内容只能在一开始关联完成端口和设备句柄的时候做,因此不能在以后动态改变。
OVERLAPPED参数是在每次调用ReadFile这样的支持重叠I/0的函数时传递给完成端口的。我们可以看到,如果我们不是对文件设备做操作,该结构的成员变量就对我们几乎毫无作用。我们需要附加信息,可以创建自己的结构,然后将OVERLAPPED结构变量作为我们结构变量的第一个成员,然后传递第一个成员变量的地址给ReadFile函数。因为类型匹配,当然可以通过编译。当GetQueuedCompletionStatus函数返回时,我们可以获取到第一个成员变量的地址,然后一个简单的强制转换,我们就可以把它当作完整的自定义结构的指针使用,这样就可以传递很多附加的数据了。太好了!只有一点要注意,如果跨线程传递,请注意将数据分配到堆上,并且接收端应该将数据用完后释放。我们通常需要将ReadFile这样的异步函数的所需要的缓冲区放到我们自定义的结构中,这样当GetQueuedCompletionStatus被返回时,我们的自定义结构的缓冲区变量中就存放了I/0操作的数据。
CompletionKey和OVERLAPPED参数,都可以通过GetQueuedCompletionStatus函数获得。
线程的安全退出
很多线程为了不止一次的执行异步数据处理,需要使用如下语句
while (true)
{
.。。。。。。
GetQueuedCompletionStatus(...);
。。。。。。
}
那么如何退出呢,答案就在于上面曾提到的PostQueudCompletionStatus函数,我们可以用它发送一个自定义的包含了OVERLAPPED成员变量的结构地址,里面包含一个状态变量,当状态变量为退出标志时,线程就执行清除动作然后退出。