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深入浅出MFC第2版(PDF格式)-第100部分
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30h WORD un3 38h DWORD MessageQueue
MSG
32h WORD cRing0Threads 3Ch DWORD pTLSArray
34h HANDLE HeapHandle 40h PPROCESS_DATABASE pProcess2
38h HTASK W16TDB 44h DWORD Flags
48h DWORD TerminationStatus MSG
3Ch DWORD MemMapFiles
4Ch WORD TIBSelector
40h PENVIRONMENT_DATABASE pEDB 4Eh WORD EmulatorSelector
44h PHANDLE_TABLE pHandleTable 50h DWORD cHandles
MSG
48h struct _PROCESS_DATABASE* ParentPDB 54h DWORD WaitNodeList
4Ch PMODREF MODREFlist 58h DWORD un4
50h DWORD ThreadList 5Ch DWORD Ring0Thread
MSG
54h DWORD DebuggeeCB 60 PTDBX pTDBX
58h DWORD LocalHeapFreeHead 64h DWORD StackBase
68h DWORD TerminationStack
5Ch DWORD InitialRing0ID
6Ch DWORD EmulatorData
60h CRITICAL_SECTION crst
70h DWORD GetLastErrorCode
78h DWORD un4'3'
74h DWORD DebuggerCB
84h DWORD pConsole 78h DWORD DebuggerThread
88h DWORD tlsInUseBits1 7Ch PCONTEXT ThreadContext
8Ch DWORD tlsInUseBits2 80h DWORD Except16List
90h DWORD ProcessDWORD 84h DWORD ThunkConnect
94h struct _PROCESS_DATABASE* ProcessGroup 88h DWORD NegStackBase
8Ch DWORD CurrentSS
98h DWORD pExeMODREF
90h DWORD SSTable
9Ch DWORD TopExcFilter
94h DWORD ThunkSS16
A0h DWORD BasePriority
98h DWORD TLSArray '64'
A4h DWORD HeapOwnList 198h DWORD DeltaPriority
A8h DWORD HeapHandleBlockList 19Ch DWORD un5'7'
ACh DWORD pSomeHeapPtr 1B8h DWORD pCreateData16
B0h DWORD pConsoleProvider 1BCh DWORD APISuspendCount
B4h WORD EnvironSelector 1C0h DWORD un6
B6H WORD ErrorMode 1C4h DWORD WOWChain
B8h DWORD pevtLoadFinished 1C8h WORD wSSBig
1CAh WORD un7
BCh WORD UTState
1CCh DWORD lp16SwitchRec
1D0h DWORD un8'6'
1E8h DWORD pSomeCritSect1
1ECh DWORD pWin16Mutex
1F0h DWORD pWin32Mutex
1F4h DWORD pSomeCritSect2
1F8h DWORD un9
1FCh DWORD ripString
200h DWORD LastTlsSetValueEIP'64'
图14…3 执行线程数据结构 (PDB ) 的细部内容 ( 资料整理自Windows 95
System Programming SECRETS; Matt Pietrek; IDG Books)
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14 MFC
第 章 多緒程式設計
执行线程排程(Scheduling)
排程器挑选「下一个获得CPU 时间的执行线程」的唯一依据就是:执行线程优先权。如果
所有等待被执行的执行线程中,有一个是优先权16,其它所有执行线程都是优先权15 (或
更低),那么优先权16 者便是下一个夺标者。如果执行线程A和B同为优先权16,排程
器会挑选等待比较久的那个(假设为执行线程A)。当A的时间切片(timeslice )终了,如
果B以外的其它执行线程的优先权仍维持在15 (以下),执行线程B就会获得执行权。
「如果B以外的其它执行线程的优先权仍维持在15 (以下)。。。」,唔,这听起来彷佛优先
权会变动似的。的确是。为了避免朱门酒肉臭、路有冻死骨的不公平情况发生,排程器
会弹性调整执行线程优先权,以强化系统的反应能力,并且避免任何一个执行线程一直未能
接受CPU 的润泽。一般的执行线程优先权是7,如果它被切换到前景,排程系统可能暂
时地把它调升到8 或9 或更高。对于那些有着输入消息等待被处理的执行线程,排程系
统也会暂时调高其优先权。
对于那些优先权本来就高的执行线程,也并不是有永久的保障权利。别忘了Windows 毕竟
是个消息驱动系统,如果某个执行线程调用::GetMessage 而其消息队列却是空的,这个执
行线程便被冻结,直到再有消息进来为止。冻结的意思就是不管你的优先权有多高,暂时
退出排班行列。执行线程也可能被以::SuspendThread 强制冻结住(::ResumeThread 可以解
除冻结)。
会被冻结,表示这个执行线程「要去抓取消息,而执行线程所附带的消息队列中却没有消息」。
如果一个执行线程完全和UI 无关呢?是否它就没有消息队列?倒不是,但它的程序代码中
没有消息循环倒是事实。是的,这种执行线程称为worker thread 。正因它不可能会被冻结,
所以它绝对不受Win16Mutex 或其它因素而影响其强制性多任务性质,及其优先权。
Thread Context
Context 一词,我不知道有没有什么好译名,姑且就用原文吧。它的直接意思是「前后关
系、脉络;环境、背景」。所以我们可以说Thread Context 是构成执行线程的「背景」。
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第篇 深入 MFC 程式設計
那是指什么呢?狭义来讲是指一组缓存器值(包括指令指位器IP )。因为执行线程常常会
被暂停,被要求把CPU 拥有权让出来,所以它必须将暂停之前一刻的状态统统记录下
来,以备将来还可以恢复。
你可以在WINNT。H 中找到一个CONTEXT 数据结构, 它可以用来储存Thread
Context 。::GetThreadContext 和::SetThreadContext 可以取得和设定某个执行线程的
context ,因而改变该执行线程的状态。这已经是非常低阶的行为了。Matt Pietrek 在其
Windows 95 System Programming SECRETS 一书第10 章,写了一个Win32 API Spy 程
式,就充份运用了这两个函数。
我想我们在操作系统层面上的执行线程学理基础已经足够了,现在让我们看看比较实际一
点的东西。
从程序设计层面看执行线程
书籍推荐:如果要从程序设计层面来了解执行线程,Jim Beveridge 和Robert Wiener 合着
的Multithreading Applications in Win32 (Win32 多线程程序设计/侯俊杰译/峰出版)是
很值得推荐的一份知识来源。这本书介绍执行线程的学理观念、程序方法、同步控制、资
料一致性的保持、C runtime library 的多线程版本、C++ 的多线程程序方法、MFC 中的多线程
程序方法、除错、进程通讯(IPC )、DLLs。。。 ,以及约50 页的实际应用。
书籍推荐:Jeffrey Richter 的Advanced Windows 在进程与执行线程的介绍上(第2章和第
3章),也有非常好的表现。他的切入方式是详细而深入地叙述相关Win32 API 的规格
与用法。并举实例左证。
如何产生执行线程?我想各位都知道了,::CreateThread 可以办到。图14…4 是与执行线程有
关的Win32 API 。
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14 MFC
第 章 多緒程式設計
与执行线程有关的Win32 API 功能
AttachThreadInput 将某个执行线程的输入导向另一个执行线程
CreateThread 产生一个执行线程
ExitThread 结束一个执行线程
GetCurrentThread 取得目前执行线程的handle
GetCurrentThreadId 取得目前执行线程的ID
GetExitCodeThread 取得某一执行线程的结束代码(可用以决定执行线程是否
已结束)
GetPriorityClass 取得某一进程的优先权等级
GetQueueStatus 传回某一执行线程的消息队列状态
GetThreadContext 取得某一执行线程的context
GetThreadDesktop 取得某一执行线程的desktop 对象
GetThreadPriority 取得某一执行线程的优先权
GetThreadSelectorEntry 除错器专用,传回指定之执行线程的某个selector 的
LDT 记录项
ResumeThread 将某个冻结的执行线程恢复执行
SetPriorityClass 设定优先权等级
SetThreadPriority 设定执行线程的优先权
Sleep 将某个执行线程暂时冻结。其它执行线程将获得执行权。
SuspendThread 冻结某个执行线程
TerminateThread 结束某个执行线程
TlsAlloc 配置一个TLS (Thread Local Storage )
TlsFree 释放一个TLS (Thread Local Storage )
TlsGetValue 取得某个TLS (Thread Local Storage )的内容
TlsSetValue 设定某个TLS (Thread Local Storage )的内容
WaitForInputIdle 等待,直到不再有输入消息进入某个执行线程中
图14…4 与执行线程有关的Win32 API 函数
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第篇 深入 MFC 程式設計
注意,多执行线程并不能让程序执行得比较快(除非是在多CPU 机器上,并且使用支持
symmetric multiprocessing 的操作系统),只是能够让程序比较「有反应」。试想某个程
式在某个菜单项目被按下后要做一个小时的运算工作,如果这份工作在主执行线程中做,
而且没有利用PeekMessage 的技巧时时观看消息队列的内容并处理之,那么这一个小时
内这个程序的使用者接口可以说是被冻结住了,将毫无反应。但如果沉重的运算工作是
由另一个执行线程来负责,使用者接口将依然灵活,不受影响。
Worker Threads 和 U I Threads
从Windows 操作系统的角度来看,执行线程就是执行线程,并未再有什么分类。但从MFC
的角度看,则把执行线程划分为和使用者接口无关的worker threads ,以及和使用者接口
(UI )有关的UI threads 。
基本上,当我们以::CreateThread 产生一个执行线程,并指定一个执行线程函数,它就是一
个worker thread ,除非在它的生命中接触到了输入消息…这时候它应该有一个消息回
路,以抓取消息,于是该执行线程摇身一变而为UI thread 。
注意,执行线程本来就带有消息队列,请看图14…3 的TDB 结构。而如果执行线程程序代码
中带有一个消息循环,就称为UI thread 。
错误观念
我记得曾经在微软的技术文件中,也曾经在微软的范例程序中,看到他们鼓励这样的作
法:为程序中的每一个窗口产生一个执行线程,负责窗口行为。这种错误的示范尤其存在
于MDI 程序中。是的,早期我也沾沾自喜地为MDI 程序的每一个子窗口设计一个执
行线程。基本上这是错误的行为,要付出昂贵的代价。因为子窗口一切换,上述作法会导
至执行线程也切换,而这却要花费大量的系统资源。比较好的作法是把所有UI (User
Interface )动作都集中在主执行线程中,其它的「纯种运算工作」才考虑交给worker threads
去做。
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14 MFC
第 章 多緒程式設計
正确态度
什么是使用多执行线程的好时机呢?如果你的程序有许多事要忙,但是你还要随时保持注
意某些外部事件(可能来自硬件或来自使用者),这时就适合使用多执行线程来帮忙。
以通讯程序为例。你可以让主执行线程负责使用者接口,并保持中枢的地位。而以一个分
离的执行线程处理通讯端口,
MFC 多线程程序设计
我已经在第1章以一个小节介绍了Win32 多线程程序的写法,并给了一个小范例
MltiThrd 。这一节,我要介绍MFC 多线程程序的写法。
探索CWinThread
就像CWinApp 对象代表一个程序本身一样,CWinThr
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