关于多任务和多线程

1、基本概念

多任务是操作系统可以执行多个程序的能力。操作系统使用硬件时钟为每个程序配置时间片段。Windows 16位版本支持有限度的多任务，Windows 32位版本支持真正的多任务，还有多线程。

多线程是在程序内部实现“多任务”。

DOS 系统对多任务没多大帮助，DOS 的主要版本是基于 8086 和 8088 芯片的能力而设计的，而这些芯片的并非为多任务而设计，部分原因是内存管理不够强。而当启动和结束多个程序时，多任务操作系统需要移动内存块以收集空闲内存。不过有创意的程序员还是找到了一些办法，大多使用常驻程序，如背景打印队列程序，通过拦截硬件时钟中断来执行真正的背景处理。

Windows 1.0 已可以在物理内存中移动内存块，这是多任务的前提，虽然移动方法尚未完全对应用程序透明，但已可忍受。早期的 Windows 多任务还是非优先权式的多任务，工作切换都发生在程序完成对消息的处理后将控制权返回给 Windows 时。这也被称为“合作式的多任务”，因为它要求应用程序方面的一些合作，一个 Windows 程序可以占用整个系统，如果它要花很长时间来处理消息的话。

32位版本的 Windows 支持非序列化的消息队列，这可以避免让一个应用程序占用整个系统。（这点我也没看懂）

在多线程中，程序可以把自己分割成同时执行的片段（即执行绪）。

一个线程简单地表示为可以呼叫程序中其它函数的函数。程序从其主线程开始执行，这个主执行绪是在传统的 C 程序中叫作 main 的函数，在 Windows 中是 WinMain。一旦执行起来，程序可以通过 CreateThead 创建新线程，线程间优先权式切换。

一种多线程架构：主线程处理使用者输入消息，并建立其它线程， 这些附加的线程只进行一些背景处理，除了和主线程通讯，不和使用者交流。就像老板和职员，老板把大的工作丢给职员处理，自己保持和外界的联系。

线程共享程序的内存，所以它们共享静态变量。但它们都有自己的堆栈，因此动态变量对每个栈程是唯一的。每个线程还有自己的处理器状态，这个状态在线程切换期间被储存和恢复。

正确地设计一个复杂的多线程应用程序是 Windows 程序员可能遇到的最困难的工作， 因为优先权式多任务可以在任何时刻中断一个线程，切换控制权到另一个线程中。

多线程中一个常见的错误是“竞争状态”，为了帮助协调线程的活动，操作系统要求各种形式的同步，一种是同步信号（semaphore），它允许在程序代码某一点阻止一个线程的执行，直到另一个执行绪发信号让它继续，还有一种是临界区域（critical section），它是程序代码中不可中断的部分。

同步信号还可能产生死锁，两个线程互相阻止对方执行。

32位Windows版本（包括Windows NT和Windows 98）有一个非序列化的消息队列。这种实作似乎非常好：如果一个程序正在花费一段长时间处理一个消息，那么鼠标位于该程序的窗口上时，鼠标光标将呈现为一个时钟，但是当将鼠标移到另一个程序的窗口上时，鼠标光标将变为正常的箭头形状。只需按一下就可以将另一个窗口提到前面来。

1/10秒规则：一个消息队列线程处理任何消息都不应该超过1/10秒，任何花费更长时间的事情都应该在另一个线程中完成。

 

 2、实战

建立新的线程的API函数是CreateThread，它的语法如下：

PHANDLE hThread = CreateThread (&security_attributes, dwStackSize, ThreadProc, pParam, dwFlags, &idThread) ;

第一个参数 &security_attributes 是指向SECURITY_ATTRIBUTES型态的结构的指针。在Windows 98中忽略该参数。在Windows NT中，它被设为NULL。

第二个参数 dwStackSize 是用于新线程的初始堆栈大小，默认值为0。在任何情况下，Windows根据需要动态延长堆栈的大小。

第三个参数 ThreadProc 是指向线程函数的指标。函数名称没有限制，但是必须以下列形式声明：

DWORD WINAPI ThreadProc (PVOID pParam) ;

第四个参数 pParam 为传递给ThreadProc的参数。这样主线程和从属线程就可以共享数据。

第五个参数 dwFlags 指定额外的标志来控制线程的创建，为0表示线程创建之后立即就可以进行调度，如果为CREATE_SUSPENDED则表示线程创建后暂停运行，这样它就无法调度，直到调用ResumeThread()。

第六个参数 &idThread 是一个指标，指向接受执行绪ID值的变量。

 

3、C++多线程编程必备知识

（1）CreateEvent

HANDLE CreateEvent(
LPSECURITY_ATTRIBUTES lpEventAttributes,
BOOL bManualReset,  //TRUE，使用ResetEvent()手动重置为无信号状态；FALSE，当一个等待线程被释放时,自动重置状态为无信号状态。
BOOL bInitialState, //指定事件对象的初始状态，当TRUE,初始状态为有信号状态；当FALSE,初始状态为无信号状态。
LPCSTR lpName
);

 

HANDLE hEvent = NULL;
hEvent = CreateEvent(NULL, TRUE, TRUE, NULL); //使用手动重置为无信号状态，初始化时为有信号状态
hEvent = CreateEvent(NULL, FALSE, TRUE, NULL); //线程释放后自动重置为无信号状态，初始化时为有信号状态
hEvent = CreateEvent(NULL, TRUE, FALSE, NULL); //使用手动重置为无信号状态，初始化时为无信号状态
hEvent = CreateEvent(NULL, FALSE, FALSE, NULL); //线程释放后自动重置为无信号状态，初始化时为无信号状态

 （2）WaitForMultipleObjects 

DWORD WaitForMultipleObjects(
  DWORD nCount,             //句柄的数量 最大值为MAXIMUM_WAIT_OBJECTS（64）
  CONST HANDLE *lpHandles,  // 句柄数组的指针，类型可以为（Event，Mutex，Process，Thread，Semaphore ）数组
  BOOL fWaitAll,            // 等待的类型，如果为TRUE 则等待所有信号量有效在往下执行，FALSE 当有其中一个信号量有效时就向下执行
  DWORD dwMilliseconds      // 超时时间 超时后向执行。 如果为WSA_INFINITE 永不超时。如果没有信号量就会在这死等。
);

（3）CreateSemaphore 

HANDLE CreateSemaphore(
         PSECURITY_ATTRIBUTE psa, //安全控制，一般传入NULL
         LONG lInitialCount, //设置信号量的初始计数
         LONG lMaximumCount, //设置信号量的最大计数
         PCTSTR pszName //指定信号量对象的名称
         );

HANDLE OpenSemaphore(
         DWORD  dwDesiredAccess,
         BOOL bInheritHandle, //如果允许子进程继承句柄，则设为TRUE
         PCTSTR pszName //指定要打开的对象的名字
);

HANDLE ReleaseSemaphore(
         HANDLE hSemaphore, //信号量句柄
         LONG lReleaseCount, //把lReleaseCount的值增加到当前资源技术上
         PLONG plPreviousCount //返回当前资源计数的原始值
);

CloseHandle()  清理信号量

 

 

参考资料：

1、Charles Petzold. 《Windows程序设计》

2、c++CreateEvent函数在多线程中使用及实例：http://blog.csdn.net/richerg85/article/details/7471426

3、秒杀多线程：http://blog.csdn.net/morewindows/article/details/7421759