并行计算与多核程序设计.doc

第四章 Windows多线程编程及调优-web课件首页 上一页 下一页 末页 返回 在Windows平台下可以通过Windows的线程库来实现多线程编程，可以利用Win32 API或MFC以及.Net Framework提供的接口来实现。实现方式的多样化给Windows编程带来了很大的灵活性，但也使得多线程编程变得复杂。对于多线程的程序我们可以使用Visual Studio调试工具进行调试，也可以使用多核芯片厂家的线程分析与调试工具进行调试及优化。Windows线程库介绍Win32 API是Windows操作系统为内核以及应用程序之间提供的接口，将内核提供的功能进行函数封装，应用程序通过调用相关的函数获得相应的系统功能。Win32 API提供了一系列处理线程的函数接口，来向应用程序提供多线程的功能。MFC是微软基础函数类库(Microsoft Foundation Classes)，由微软提供的，用类库的方式将Win32 API 进行封装, 以类的方式提供给开发者。在MFC类库中，提供了对多线程的支持。由于MFC是在Win32 API 基础之上进行封装的，其基本原理与Win32 API的基本实现原理很类似。MFC对同步对象作了封装，因此对用户编程实现来说更加方便。.NET Framework由两部分构成：公共语言运行库（Common LanguageRuntime，CLR）和Framework类库（FrameworkClassLibrary，FCL）。CLR包括自己的文件加载器、垃圾收集器、安全系统等。CRL提供了一个可靠而完善的多语言运行环境。CLR是一个软件引擎，用于加载应用程序、检查错误、进行安全许可认证、执行和清空内存。Framework类库提供了所有应用程序模型都要使用的一个面向对象的API集合。.NET 基础类库的System.Threading命名空间提供了大量的类和接口来支持多线程。所有与多线程机制相关的类都存放在System.Threading命名空间中。其中Thread类用于创建及管理线程，ThreadPool类用于管理线程池等，此外还提供线程间通讯等实际问题的机制。使用win32线程API Win32 函数库中提供了操作多线程的函数，包括创建线程、管理线程、终止线程、线程同步等接口。线程必须从一个指定的函数开始执行，该函数称为线程函数，具有如下原型:DWORD WINAPI ThreadFunc (LPVOID lpvThreadParm)；线程创建 创建线程的函数如下:HANDLE CreateThread (LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes,SIZE_T dwStackSize, LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress,LPVOID lpParameter, DWORD dwCreationFlags, LPDWORD lpThreadId ); CreateThread函数中需要传递6个参数。下面简单介绍一下这几个参数的用法： 第一个参数lpThreadAtt，是一个指向SECURITY- ATTRIBUTES结构的指针，该结构制定了线程的安全属性，缺省为 NULL。 第二个参数dwStackSize，是栈的大小，一般设置为0。 第三个参数lpFun是新线程开始执行时，线程函数的入口地址。它必须是将要被新线程执行的函数地址，不能为NULL。 第四个参数lpParameter，是线程函数定义的参数。可以通过这个参数传送值，包括指针或者NULL 。 第五个参数dwCreationFlags，控制线程创建的附加标志，可以设置两种值。0表示线程在被创建后就会立即开始执行；如果该参数为CREATE_SUSPENDED，则系统产生线程后，该线程处于挂起状态，并不马上执行，直至函数ResumeThread被调用； 第六个参数lpThreadID，为指向32位变量的指针，该参数接受所创建线程的ID号。如果创建成功则返回线程的句柄，否则返回NULL。线程管理（1）设置线程的优先级当一个线程被创建时，它的优先级等于它所属进程的优先级。可以通过调用SetThreadPriority函数来设置线程的相对优先级。线程的优先级是相对其所属的进程的优先级而言的。例如：Bool SetThreadPriority (HANDLE hPriority , int nPriority) ;参数hPriority 是指向待设置的线程句柄，线程与包含它的进程的优先级关系如下：线程优先级 = 进程优先级 + 线程相对优先级（2）线程的挂起与恢复进程中的每个线程都有挂起计数器(suspend count) 。当挂起计数器值为0 时，线程被执行；当挂起计数器值大于0 时，调度器不去调度该线程。不能够直接访问线程的挂起计数器，可以通过调用Windows API 函数来改变它的值。可以通过调用SuspendThread()函数来挂起。可以通过调用ResumeThread()函数来恢复。这两个函数的原型如下：DWORD SuspendThread(HANDLE hThread)；该函数用于挂起指定的线程，如果函数执行成功，则线程的执行被终止。每次调用SuspendThread() 函数，线程将挂起计数器的值增1 。DWORD ResumeThread(HANDLE hThread)；该函数用于结束线程的挂起状态来执行这个线程。每次调用ResumeThread() 函数，线程将挂起计数器的值减1 ，若挂起计数器的值为0，则不会再减。（3）线程等待 Win32 API提供了一组能使线程阻塞其自身执行的等待函数WaitForSingleObject、WaitForMultipleObject。这些函数在其参数中的一个或多个同步对象产生了信号，或者超过规定的等待时间才会返回。在等待函数未返回时，线程处于等待状态，线程只消耗很少的CPU时间。最常用的等待函数是： DWORD WaitForSingleObject(HANDLE hHandle，DWORD dwMilliseconds); 而函数WaitForMultipleObject可以用来同时监测多个对象，该函数的声明为： DWORD WaitForMultipleObject(DWORD nCount,CONST HANDLE *lpHandles,BOOL bWaitAll,DWORD dwMilliseconds);线程终结在线程函数返回时，线程自动终止。如果需要在线程的执行过程中终止则可调用函数：VOID ExitThread(DWORD dwExitCode) ；如果在线程的外面终止线程，则可调用下面的函数：BOOL TerminateThread(HANDLE hThread, DWORDdw ExitCode) ；Win32多线程的实现 下面这个程序首先创建两个线程，当输入为1时，执行线程，否则挂起线程。例4.2 简单的多线程创建、执行、挂起、终止的程序例子#include #include using namespace std;DWORD WINAPI FunOne(LPVOID param) while(true) Sleep(1000); couthello! ; return 0; DWORD WINAPI FunTwo(LPVOID param) while(true) Sleep(1000); coutinput; if