DLL,线程互斥,设计模式.docx

动态链接库(Dynamic Link Library, DLL)的创建、调试与加载；Windows C+的线程、信号量、互斥锁和临界区，以及Linux C+线程、互斥锁、条件变量的基本知识；设计模式：一主要学习内容 1DLL的创建、调试和调用2Windows C+线程、信号量、互斥锁、临界区3Linux C+互斥锁、条件变量、线程4观察者模式5单例模式6代理模式7适配器模式8简单工厂模式/工厂方法模式二主要收获1. DLL相关知识：动态链接库其他应用程序共享的程序模块，封装了一些资源(数据、方法和类)。本身包含代码却不能执行，Windows应用能直接或间接调用。 静态链接：调用函数或过程需要链接到.exe可执行文件中。 动态链接：DLL中的代码无需包含在.exe中，节省了宝贵的内存资源。 动态链接的优点：l 共享代码、资源和数据。l 过程隐藏l 与语言无关，增强了扩展性 （一种语言应用程序可以调用其他语言的DLL）2. DLL的创建方法VS2013新建DLL工程，选上导出符号，系统会自动生成导出DLL所需要的各种符号定义包括：#ifdef XXX_EXPORTS#define XXX_API _declspec(dllexport)#else#define XXX_API _declspec(dllimport)#endif其中XXX为你的DLL文件名 这个#idndef模块中的_declspec(dllexport)修饰的函数，告诉编译器这是DLL导出的函数，而_declspec(dllimport)告诉编译器这是从DLL导入的函数。一般，我们只使用前者就行。_declspec(dllimport)在导出静态变量时用到。为了简化，也可以采取模块定义的方式：源文件中添加.def文件（注：与DLL工程同名）Library XXXEXPORTSFunname1Funname2 DLL项目模板有导出变量、函数和类，可以根据实际情况添加自己想要实现封装的代码。此外还有stdafx.h头文件以及DLLMAIN函数，一般不做修改。编译生成后就可以得到XXX.dll和XXX.lib文件。单独生成的.lib文件用于静态编译，所有信息都包含其中，不再需要.dll文件，编译时连接到应用程序会使程序过大。而和.dll文件一起生成的.lib文件则只包含了导出函数的名称和位置，具体实现都在.dll文件中，隐式加载时一起使用，动态加载时只需.dll文件。3. DLL的调用 DLL的调用分为隐式调用和显式调用两种： 隐式调用：又分为三种加载方式（需要.lib文件）l 直接将.lb文件加入到工程文件中，作为资源文件。l 通过工程设置菜单，选中Link，在其中添加.lib文件l 使用代码方式，#pragma comment(lib,”././XXX.lib”)，同时需要编写DLL时的头文件显示调用：只需要.dll文件，通过API完成。具体通过LoadLibraryA函数将DLL映射到进程的内存空间，实现动态加载，然后使用GetProAddress函数获取DLL中函数风地址。使用完DLL后，用FreeLibrary函数从进程空间显示卸载DLL。例：v.dll文件的创建v.cpp #include extern C double multiple (double x, double y)return (x*y);extern C double divide(double x, double y)return (double)(x/y);v.defLIBRARY vEXPORTSvmvCall.cpp#include #include #pragma warning(disable:4996)typedef double(*lp)(double, double);typedef void(*lr)();void main()HINSTANCE ss = LoadLibraryA(D:VS2013项目myDllDebugv.dll);if (!ss)printf(加载DLL文件出错n);lp multiple = (lp)GetProcAddress(ss, multiple );lp divide = (lp)GetProcAddress(ss, divide);if (!multiple | ! divide)printf(获取函数地址出错n);double x, y;scanf(%lf,%lf, &x, &y);printf(%f,%fn, x, y);printf(%fn, multiple (x, y);printf(%fn, divide (x, y);FreeLibrary(ss);运行结果：8.96,5.21 8.960000,5.21000046.6816001.719770请按任意键继续. . .Tip: 使用scanf读取double类型的数据时，一定要使用%lf，并且在进行输入时，也必须按照参数列表的格式，如scanf(“%lf,%lf”,)，输入必须为8.21,9.54.逗号必须匹配。 4. Windows信号量、互斥锁、临界区和线程 信号量 (Windows特有) 允许多个线程同时使用共享资源，但限定了同时访问共享资源线程的最大数目。 CreateSemaphore(NULL,initialCount,maxCount,NULL)，参数2和3指出当前可用资源 数和最大资源数。 WaitForSingleObject(XXX,time)线程访问资源，若可用资源大于0，则减1，否则阻塞 等待time时间。这个函数适用于多种对象，包括互斥锁，线程，进程等等 ReleaseSemaphore(XXX,n,& initialCount) 线程使用完资源，离开增加资源计数， initialCount增加n。 互斥锁： 共享资源同一时间只能被一个线程访问，即拥有互斥锁(只有一个)的线程。 CreateMutex() 创建一个互斥锁，第二个参数的类型为BOOL，表示该互斥锁是否归 创建它的线程所拥有。 ReleaseMutex() 开锁。必须与CreateMutex()配对使用。 OpenMutex()打开一个已有的互斥锁。 WaitForSingleObject() 等待互斥锁。 临界区：(Windows特有) 任何时刻只有一个线程访问共享资源，多个线程同时访问共享资源时，后进入临界区 的线程将被挂起。临界区被释放后，后面的线程继续抢占临界区。 EnterCriticalSection()进入临界区，必须确保与LeaveCriticalSection()配对使用。 LeaveCriticalSection()释放临界区。 事件（Event）: 通过通知操作的方式保持线程同步。 CreateEvent() 创建一个事件 OpenEvent() 打开已存在的一个事件 SetEvent() 回置事件 WaitForSingleObject() 等待一个事件 WaitForMultipleObject() 等待多个事件 它们各自的特点和区别：l 信号量是为控制一个具有有限数量的用户资源而设计l 互斥锁视为了协调同时对一个共享资源的单独访问而设计的l 临界区能将多线程串化访问公共资源或者代码。l 事件用来通知线程一些事件已发生，从而启动后续任务。l 互斥锁和临界区的作用非常相似。临界区速度快，只能用于统一进程中的不同线程。互斥锁可以命名，可以通过名字打开，因而可以用于不同进程间的线程同步。l 互斥锁、信号量和事件可以用于不同进程间的数据同步。l 信号量可一个线程占用，另一个线程释放，互斥锁只能由同一线程释放。 Windows线程： 进程：系统资源分配和调度的独立单位，程序在某个数据集上的执行。 线程：进程的一个实体，CPU调度和分配的基本单位，依附于进程，不能单独执行。 进程与线程的关系： 线程属于进程，运行在进程空间。同一进程的所有线程共享内存空间。线程本身不拥 有系统资源，只有运行中必不可少的信息(程序计数器，寄存器和栈)。进程退出时， 所有线程都被强制退出并清除。 创建线程前，必须定义一个全局的线程函数（线程需要做的事情） 线程函数： unsigned long _stdcall threadPro(void* ptr); DWORD WINAPI threadPro(LPVOID ptr); / 使用#define后的形式，一一对应 创建线程： Handle myThread = CreateThread(NULL,0,threadPro,NULL,0,NULL); WaitForSingleObject(myThread); 等待线程结束，在主线程中用到，不然主线程退出， 子线程也就强制退出。 CloseHandle(myTread);关闭线程句柄 适用于信号量、互斥所等等新创建的线程，马上调用closehandle(线程句柄)的原因：因为新创建的线程，其线程内核对象可用计数为2，一个是线程本身，另一个是创建线程的线程，调用closehandle(线程句柄)后，可用计数减为1，新线程运行结束后，内核将使用计数减为0，然后清理线程内存资源。如果不调用closehandle(线程句柄)，则在线程运行结束后，其可用计数仍为1，造成内存泄露。当然，整个程序运行完毕后，然后可以回收这些资源。 5. Linux互斥锁、条件变量和线程 互斥锁：头文件 pthread_mutex_t myMutex; /声明一个互斥锁 pthread_mutex_init(&myMutex); /初始化互斥锁 pthread_mutex_lock(&myMutex); /上锁 配对使用 pthread_mutex_unlock(&myMutex)/解锁 pthread_mutex_trylock(&myMutex);/尝试上锁，失败则阻塞 pthread_mutex_destroy(&myMutex);/注销互斥锁 条件变量：用于自动阻塞一个线程，直到某特殊情况发生，必须与互斥锁一起使用。 头文件 pthread_cond_init someCondition /初始化一个条件变量 pthread_cond_destroy(&someCondition );/摧毁条件变量 pthread_cond_wait(&someCondition, &myMutex) /条件变量等待，一直等 pthread_cond_timedwait(&someCondition, &myMutex,time) /等待time时间 Linux 线程： Linux创建线程的函数有两种 1 线程函数：unsigned long _stdcall threadPro(void* ptr); 1 创建线程函数： void* mythread = (void*)_beginthreadex(NULL,0,threadPro,NULL,0,NULL) 2线程函数：void _cdecl threadPro(void* ptr); 2创建线程函数： void* mythread = (void*)_beginthread(threadPro,0,NULL) Tips:l ReleaseSemaphore()的第二个参数为增加的信号量计数。l 非静态类成员函数因为带有this指针因而无法作为线程函数，可以将其声明为静态函数，同时在线程函数中将传入的this指针强制转换为该类指针。也可以将线程函数声明为友元函数。使用类对象开启启动线程函数时，要注意线程执行时，对象已被析构的情况，可以使用静态对象来防止。l Sleep()函数中Sleep(0)表示放弃CPU的争夺，而不是一直占有CPU。l 使用beginthreadex创建线程更安全，因为它内部调用了CreateThread函数。CreateThread函数如果调用C运行时库，会创建ptd块，无法释放，而beginthreadex函数可以释放。 #include #include #include using namespace std;void* Thread;class testpublic:/线程函数，静态成员函数static unsigned int _stdcall TaskTread(void* para) /将this指针强制转换为类类型指针，以便调用类成员函数test* lptr = (test*)para;lptr-dispaly();return 0;/线程函数需要调用的成员函数，非静态成员函数void dispaly() cout I LOVE YOU endl;/创建线程的成员函数，非静态成员函数void toolFun() /this指针通过强制类型转换传递给线程函数Thread = (void*)_beginthreadex(NULL, 0, test:TaskTread, NULL, 0, (unsigned int*)this);test() cout 离开作用域，执行析构. endl; ;int main()/静态对象，防止线程函数未返回时对象t已被析构static test t; t.toolFun();WaitForSingleObject(Thread,INFINITE);CloseHandle(Thread);return EXIT_SUCCESS;6. 观察者模式 定义了对象间一对多的关系，也称发布-订阅者模式。能解除对象之间的精密耦合关 系，分为观察者和被观察者，被观察者状态一旦改变，就会通知所有的观察者，它们 会更新自己的状态。观察者模式具有以下几种角色：l Subject主题或者目标，定义一个观察者集合，数量不限。提供增加和删除观察者的方法。同时声明了通知方法。l ConcreteSubject具体的主题或目标，实现通知方法l Observer观察者，对目标做出反应，基类，声明了更新方法updata()l ConcreteObserver具体观察者，维护一个指向具体目标的引用，存储了自己状态，与具体目标一致，同时实现了通知方法。 7. 单例模式 类只实例化一个对象，通常将默认构造函数和复制构造函数设为私有，设定一个私有的静态对象指针，并提供一个全局的访问点。分为以下三种模式： 普通单例模式：#ifndef _SINGLETON_H_ #define _SINGLETON_H_#include class Singletonprivate:Singleton() /将构造函数设为私有，防止外为实例化Singleton(Singleton&) /将复制构造函数声明为私有也是必要的。static Singleton* S_Instance; /一个实例class CGarbo /此类的目的是程序结束，回收单例类。public:CGarbo() if (S_Instance != NULL)delete S_Instance;S_Instance = NULL;static CGarbo CG;public:static Singleton* getInstance(); /提供全局访问点，同时保证只有一个实例/TO DO/.;Singleton* Singleton:S_Instance = NULL;Singleton* Singleton:getInstance()if (NULL = S_Instance) S_Instance = new Singleton();return S_Instance;#endif 8. 代理模式抽象主题角色提供真实对象和代理的共同接口。代理主题：维持真实主题的引用：操作真实对象、控制和约束其使用、创建和删除真实对象、附加操作。真实主题：代理的真实对象，实现真实（客户的）业务操作，可通过代理访问该操作。代理类型：远程代理：封装底层网络通信和对远程对象的调用。分布式技术，使远程对象更运行于计算性能与处理速度更高的远程主机。虚拟代理：适用于占用系统资源较多和加载时间较长的对象。加速系统启动。时间换空间一次创建，多次检查是否存在并利用。保护代理：对能否访问真实代理增加访问控制机制，如身份验证等等。缓冲代理：为操作结果提供临时存储空间，后续共享结果，避免重复 方法的重复执行。优化系统性讷讷感智能引用代理：对访问真实代理的用户进行计数。9. 适配器模式有一个包装类(Adapter)，封装了一个对象适配者(Adaptee)。客户适配器方法适配者类方法 （透明）实现接口转换根据关联与继承关系，包括对象适配器和类适配器。 目标类定义了一个目标接口对象适配器实现抽象目标类接口，并关联适配者类（对象适配器）即对象适配器中维护了适配者类的引用。适配者类为一个具体类，定义了已经存在的接口，目标类想要调用需要适配。（问题，一个适配器能适配多个适配者吗？）可以类适配器实现抽象接口目标类，并继承适配者类。双向适配器缺省适配器（单接口适配器模式） 目标接口中有大量的方法，但并不需要全部实现，这时可以用抽象适配器类实现接口，定义需要实现的方法，不需要实现的方法提供空实现。它的子类具体适配器类就可以选择性覆盖。总结：现有接口转换为客户所需的接口，实现复用。解耦优点：接口重用，透明，扩展性和灵活性好类适配器：置换适配者方法对象适配器：适配多个适配者，适配适配者的子类（里氏代换） 10. 简单工厂模式/工厂模式 简单工厂模式： 工厂角色负责创建所有产品实例的内部逻辑，提供静态工厂方法， 返回抽象产品类抽象产品类所有产品的父类，封装定义他们的公有方法，声明一些具体方法(不 同的产品所需要的)。 具体产品类抽象产品类的子类，实现所有声明的方法。 通过静态工厂方法 static Product GetProduct(string arg)，根据arg进行 产品的实例化： arg =”A”, return ConcreteProductA();缺点：静态工厂方法使得添加新产品必须修改源代码，不符合“开闭原则”。工厂模式：将工厂进行解耦，提供所有具体工厂的一个父类，声明一个实例化方 法，将实例化的任务交给具体工厂，实例化哪个类由它们实现。主要优点 (1) 在工厂方法模式中，工厂方法用来创建客户所需要的产品，同时还向客户隐藏了哪种具体产品类将被实例化这一细节，用户只需要关心所需产品对应的工厂，无须关心创建细节，甚至无须知道具体产品类的类名。 (2) 基于工厂角色和产品角色的多态性设计是工厂方法模式的关键。它能够让工厂可以自主确定创建何种产品对象，而如何创建这个对象的细节则完全封装在具体工厂内部。工厂方法模式之所以又被称为多态工厂模式，就正是因为所有的具体工厂类都具有同一抽象父类。 (3) 使用工厂方法模式的另一个优点是在系统中加入新产品时，无须修改抽象工厂和抽象产品提供的接口，无须修改客户端，也无须修改其他的具体工厂和具体产品，而只要添加一个具体工厂和具体产品就可以了，这样，系统的可扩展性也就变得非 常好，完全符合“开闭原则