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关于多线程的补充

各个线程可以访问进程中的公共变量,所以使用多线程的过程中需要注意的问题是如何防止两个或两个以上的线程同时访问同一个数据,以免破坏数据的完整性。保证各个线程可以在一起适当的协调工作称为线程之间的同步。前面一节介绍的事件对象实际上就是一种同步形式。Visual C++中使用同步类来解决操作系统的并行性而引起的数据不安全的问题,MFC支持的七个多线程的同步类可以分成两大类:同步对象(CsyncObject、Csemaphore、Cmutex、CcriticalSection和Cevent)和同步访问对象(CmultiLock和CsingleLock)。本节主要介绍临界区(critical section)、互斥(mutexe)、信号量(semaphore),这些同步对象使各个线程协调工作,程序运行起来更安全。

  (一) 临界区

  临界区是保证在某一个时间只有一个线程可以访问数据的方法。使用它的过程中,需要给各个线程提供一个共享的临界区对象,无论哪个线程占有临界区对象,都可以访问受到保护的数据,这时候其它的线程需要等待,直到该线程释放临界区对象为止,临界区被释放后,另外的线程可以强占这个临界区,以便访问共享的数据。临界区对应着一个CcriticalSection对象,当线程需要访问保护数据时,调用临界区对象的Lock()成员函数;当对保护数据的操作完成之后,调用临界区对象的Unlock()成员函数释放对临界区对象的拥有权,以使另一个线程可以夺取临界区对象并访问受保护的数据。同时启动两个线程,它们对应的函数分别为WriteThread()和ReadThread(),用以对公共数组组array[]操作,下面的代码说明了如何使用临界区对象:

#include "afxmt.h"
int array[10],destarray[10];
CCriticalSection Section;
UINT WriteThread(LPVOID param)
{
 Section.Lock();
 for(int x=0;x<10;x++)
  array[x]=x;
 Section.Unlock();
}
UINT ReadThread(LPVOID param)
{
 Section.Lock();
 For(int x=0;x<10;x++)
  Destarray[x]=array[x];
  Section.Unlock();
}

  上述代码运行的结果应该是Destarray数组中的元素分别为1-9,而不是杂乱无章的数,如果不使用同步,则不是这个结果,有兴趣的读者可以实验一下。

  (二)互斥

  互斥与临界区很相似,但是使用时相对复杂一些,它不仅可以在同一应用程序的线程间实现同步,还可以在不同的进程间实现同步,从而实现资源的安全共享。互斥与Cmutex类的对象相对应,使用互斥对象时,必须创建一个CSingleLock或CMultiLock对象,用于实际的访问控制,因为这里的例子只处理单个互斥,所以我们可以使用CSingleLock对象,该对象的Lock()函数用于占有互斥,Unlock()用于释放互斥。实现代码如下:

#include "afxmt.h"
int array[10],destarray[10];
CMutex Section;

UINT WriteThread(LPVOID param)
{
 CsingleLock singlelock;
 singlelock (&Section);
 singlelock.Lock();
 for(int x=0;x<10;x++)
  array[x]=x;
 singlelock.Unlock();
}

UINT ReadThread(LPVOID param)
{
 CsingleLock singlelock;
 singlelock (&Section);
 singlelock.Lock();
 For(int x=0;x<10;x++)
  Destarray[x]=array[x];
  singlelock.Unlock();
}

  (三)信号量

  信号量的用法和互斥的用法很相似,不同的是它可以同一时刻允许多个线程访问同一个资源,创建一个信号量需要用Csemaphore类声明一个对象,一旦创建了一个信号量对象,就可以用它来对资源的访问技术。要实现计数处理,先创建一个CsingleLock或CmltiLock对象,然后用该对象的Lock()函数减少这个信号量的计数值,Unlock()反之。下面的代码分别启动三个线程,执行时同时显示二个消息框,然后10秒后第三个消息框才得以显示。

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
Csemaphore *semaphore;
Semaphore=new Csemaphore(2,2);
HWND hWnd=GetSafeHwnd();
AfxBeginThread(threadProc1,hWnd);
AfxBeginThread(threadProc2,hWnd);
AfxBeginThread(threadProc3,hWnd);
UINT ThreadProc1(LPVOID param)
{
 CsingleLock singelLock(semaphore);
 singleLock.Lock();
 Sleep(10000);
 ::MessageBox((HWND)param,"Thread1 had access","Thread1",MB_OK);
 return 0;
}
UINT ThreadProc2(LPVOID param)
{
 CSingleLock singelLock(semaphore);
 singleLock.Lock();
 Sleep(10000);
 ::MessageBox((HWND)param,"Thread2 had access","Thread2",MB_OK);
 return 0;
}

UINT ThreadProc3(LPVOID param)
{
 CsingleLock singelLock(semaphore);
 singleLock.Lock();
 Sleep(10000);
 ::MessageBox((HWND)param,"Thread3 had access","Thread3",MB_OK);
 return 0;
}

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