Transcript 本演示程序中代码如下
基于VC多线程演示程序
----王红
引入
主要任务
基本函数的介绍及应用
功能模块设计
总结
进程的引入
程序（Program)是一组指令的有序集合，它本身没有任何
运行的含义，它只是一个静态的实体。
也就是说，用程序这个静态的实体不能反映程序在并发执行
过程的这些动态特征。于是，人们引入“进程（Process)“这一
概念来描述程序动态执行过程的性质。
进程是应用程序的执行实例，是操作系统分配资源单位。
进程最根本的属性是动态性和并发性。
每个进程是由私有的虚拟地址空间、代码、数据和其它各种
系统资源组成，进程在运行过程中创建的资源随着进程的终止
而被销毁，所使用的系统资源在进程终止时被释放。
线程的引入
由于每创建一个进程需要申请许多的系统资源，比如内存空
间分配，PCB的分配等，这样就会造成一些不必要的浪费，而线
程不需要任何系统资源，它与所属的进程共享系统资源，并且线
程之间的切换速度快，提高了程序运行的效率，所以引入了线程
的概念。
线程是操作系统分配处理器的最基本单元，它是操作系统用
来调度执行的最小单位。
一个线程可以创建和撤销另一个线程;同一个进程中的多个线
程之间可以并发执行。
线程的状态及其转化
运行
时间片
用完
分配到
CPU
就绪
事件发生
等待
事件
阻塞
线程之间的通信
在多线程的环境里，需要对线程之间的通信进行同步。常用的同步
对象：
1、临界区
通过提供所有线程必须共享的对象来控制线程，只有拥有临界区的
线程才可以访问受保护资源。
2、互斥量
互斥量和临界区的工作方式相似，区别在于互斥量不仅保护一个进
程内的资源共享，而且还保护系统中线程之间的共享资源。
3、信号量
信号量与互斥量相似，但是互斥只允许在同一时刻一个线程访问它
的数据，而信号量允许多个线程在同一时刻访问它的数据。
4、事件
事件对象用于给线程传递信号，指示线程中特定的操作可以开始或
结束。
主要完成的任务
本演示程序主要是对下面的模型实例化，利用图形界面直
观易懂的特点，把完全抽象的线程的就绪、阻塞（等待）、执
行的状态以及同步互斥的过程用图形动态的显示出来。
本演示程序使用的开发工具是VC++6.0，基于MFC类库的。
用信号量和事件作为线程之间的同步互斥工具，通过对设置
BUFFER1、BUFFER2的容量，来协调PUT、GET、MOVE这
三个线程，使其同步来实现P、V操作。本程序并非真正的传输
数据，只是对一个数据计数器加减来模拟数据的增加减少，然
后通过定时刷新，将线程的状态、数据显示到界面上。
BUFFER1
PUT
BUFFER2
MOVE
GET
主要用到的函数
1、 P/V操作函数
P/V操作就是用一个信号量S来实现线程之间的通信。信号量S
是一个由P操作和V操作改变其值的整型变量。
P操作一次，S值减1，即S=S-1（请求分配一资源），如果S≥0，
则该线程继续执行；如果S<0表示无资源，则该线程的状态置为等
待状态，并把该线程加入到信号量等待队列。
V操作一次，S值加1，即S=S+1（释放一资源）如果S>0，表示
有资源，则该线程继续执行；如果S≤0，则释放信号量队列上的第
一个线程（等待状态改为就绪状态），执行V操作的线程继续运行。
本演示程序用到的P/V操作函数是：
#define p(s) ::WaitForSingleObject(s,INFINITE)
#define v(s) ::ReleaseSemaphore(s,1,NULL)
2、等待函数
DWORD WaitForSingleObjec（
HANDLE hHandle,//对象句柄
DWORD dwMilliseconds//等待的时间，单位为毫秒）
第一个参数是等待的同步对象的句柄，第二个参数为等待
时间。
等待函数返回：同步对象获得信号时返回；等待时间达到
了返回。如果等待时间不限制(Infinite)，则只有同步对象获得
信号才返回，在等待期间会将线程挂起，直到等待的信号量有
信号进入就绪状态。
3、 MFC中的CSemaphore类（信号量）
当需要一个计数器来限制可以使用某个资源的线程数目时，可以
使用信号量对象，即CSemaphore类的对象。
CSemaphore的一个对象保存了对当前访问某一指定资源的线程
的计数值，该计数值是当前还可以使用该资源的线程的数目。
1）信号量创建函数：
HANDLE CreateSemaphore(
LPSECURITY_ATTRIBUTES
lpSemaphoreAttributes, // 安全属性指针
LONG lInitialCount, // 初始计数
LONG lMaximumCount, // 最大计数
LPCTSTR lpName // 对象名指针)
2）信号量释放函数
BOOL ReleaseSemaphore(
HANDLE hSemaphore, // 信号量句柄
LONG lReleaseCount, // 释放数量
LPLONG lpPreviousCount // 先前计数 )
本演示程序主要用到了6个信号量，如下：
1）empty1表示BUFFER1是否有空间。
2）full1表示BUFFER1是否有数据。
3）buffer1表示BUFFER1是否可操作。
4）empty2表示BUFFER2是否有空间。
5）full2表示BUFFER2是否有数据。
6）buffer2表示BUFFER2是否可操作。
程序中代码如下：
empty1=CreateSemaphore(0,M,M,0);
full1=CreateSemaphore(0,0,M,0);
buffer1=CreateSemaphore(0,1,1,0);
buffer2=CreateSemaphore(0,1,1,0);
empty2=CreateSemaphore(0,N,N,0);
full2=CreateSemaphore(0,0,N,0);
4、使用CEvent 类
CEvent类提供了对事件的支持。事件是一个允许一个线程在某种情
况发生时，唤醒另外一个线程的同步对象。事件告诉线程何时去执行某
一给定的任务。
在MFC中，CEvent类对象有两种类型：人工事件和自动事件。
一个自动的CEvent对象在被至少一个线程释放后会自动返回到无信
号状态；而人工的CEvent对象获得信号后，释放可利用线程，但直到调
用成员函数ReSetEvent()才将其设置为无信号状态。在创建CEvent类
的对象时，默认创建的是自动事件。本程序使用的是人工事件。
1）CEvent函数的创建
HANDLE CreateEvent(
LPSECURITY_ATTRIBUTES lpEventAttributes, // 安全属性
BOOL bManualReset, //事件类型
BOOL bInitialState, // 初始状态
LPCTSTR lpName // 对象名称 );
参数bManualReset指定要创建的事件是属于人工事件还是自动事件，
TRUE为人工事件，FALSE为自动事件； 参数bInitiallyOwn指定事件对
象初始化状态，TRUE为有信号，FALSE为无信号；第一个和最后一个
参数分别表示CEvent对象的安全属性和名称，一般设为NULL。
2）改变CEvent对象状态的函数
（1）SetEvent()函数
该函数将CEvent类对象的状态设置为有信号状态，并且释放所
有等待的线程。原型为：
BOOL SetEvent();
如果该函数执行成功，则返回非零值，否则返回零。
（2）ResetEvent()函数
该函数将事件的状态设置为无信号状态，并保持该状态直至
SetEvent()被调用时为止，由于自动事件是由系统自动重置，故自
动事件不需要调用该函数。该函数的原型为：
BOOL ResetEvent();
如果该函数执行成功，返回非零值，否则返回零。
本演示程序代码如下：
hEvent=::CreateEvent(0,TRUE,FALSE,0);（初始化时）
5、线程函数
1）线程的创建
MFC中有两类线程，分别称之为工作者线程和用户界面线程。两
者的主要区别在于：工作者线程没有消息循环，而用户界面线程有自
己的消息队列和消息循环。本演示程序使用的是工作者线程。
创建一个工作者线程，首先需要编写一个希望与应用程序的其余
部分并行运行的自定义函数，该函数称为线程函数。然后，在程序中
合适的地方调用全局函数AfxBeginThread() 启动线程函数。
线程函数的固定形式：
UINT FunctionName (LPVOID pParam)
FunctionName是用户自定义的函数名，LPVOID表示指向空类型的
指针，相当于void*，必要时需要把这个指针转换成所需要的类型。
本演示程序创建了三类线程函数,通常线程函数里是个大的WHILE循
环，让线程一直处于运行当中。
（1）PUT线程函数，向BUFFER1里放数据，相当于生产者；代码如下：
UINT put(LPVOID lparam)
{
while(!dlg->bkill)
{
p(dlg->hEvent);
p(dlg->empty1);
p(dlg->buffer1);
dlg->m_list.SetItemText(dlg->buffer1number , 1, "----");
dlg->m_shu1+=1;
shu1.Format("%d",dlg->m_shu1);
dlg->GetDlgItem(IDC_SHU1)->SetWindowText(shu1);
dlg->buffer1number++;
dlg->allnumber1++;
dlg->bput=TRUE;
::Sleep(dlg->delay1);
v(dlg->buffer1);
v(dlg->full1);
if(dlg->bPause =FALSE)
{dlg->m_status .SetWindowText ("空闲");}
else
{dlg->m_status .SetWindowText ("执行");}
dlg->bput=FALSE;
}
}
（2） MOVE线程函数，从BUFFER1里取数据并放到BUFFER2
里，相当于搬运者；
UINT move(LPVOID lparam)
{
while(!dlg->bkill)
{
p(dlg->hEvent,INFINITE);
p(dlg->full1);
p(dlg->empty2);
p(dlg->buffer1);
p(dlg->buffer2);
dlg->m_list.SetItemText(dlg->buffer2number , 3, "----");
dlg->m_shu2+=1;
shu2.Format("%d",dlg->m_shu2);
dlg->GetDlgItem(IDC_SHU2)->SetWindowText(shu2);
dlg->buffer1number--;
dlg->buffer2number++;
dlg->m_list.SetItemText(dlg->buffer1number , 1, "");
dlg->m_shu1-=1;
shu1.Format("%d",dlg->m_shu1);
dlg->GetDlgItem(IDC_SHU1)->SetWindowText(shu1);
dlg->bmove=TRUE;
::Sleep(dlg->delay2);
v(dlg->buffer1);
v(dlg->buffer2);
v(dlg->full2);
v(dlg->emtpy1);
}
}
（3）GET线程函数，从BUFFER2里取数据，相当于消费者。
UINT get(LPVOID lparam)
{
while(!dlg->bkill)
{
p(dlg->hEvent,INFINITE);
p(dlg->full2);
p(dlg->buffer2);
dlg->buffer2number-=1;
dlg->m_list.SetItemText(dlg->buffer2number , 3, "");
dlg->m_shu2-=1;
shu2.Format("%d",dlg->m_shu2);
dlg->GetDlgItem(IDC_SHU2)->SetWindowText(shu2);
dlg->allnumber2++;
dlg->bget=TRUE;
::Sleep(dlg->delay3);
v(dlg->buffer2);
v(dlg->empty2);
if(dlg->bPause =FALSE)
{ dlg->m_status .SetWindowText ("空闲");}
else
{dlg->m_status .SetWindowText ("执行");}
dlg->bget=FALSE;
}
}
2）启动线程函数
CWinThread* AfxBeginThread(
AFX_THREADPROC pfnThreadProc,
LPVOID pParam,
int nPriority=THREAD_PRIORITY_NORMAL,
UINT nStackSize=0,
DWORD dwCreateFlags=0,
LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttrs= NULL
);
pfnThreadProc是一个指向线程函数的指针，参数pParam的类型与
线程函数的参数类型完全一致，该参数为启动线程时传递给线程函数
的入口参数。其他几个参数用于设置线程优先级、线程的堆栈大小、
创建时是否立即运行及线程的安全属性，这4个参数通常使用默认值
。
本演示程序中代码如下：
AfxBeginThread(put,this);
AfxBeginThread(move,this);
AfxBeginThread(get,this);
功能模块设计
1.
2.
3.
4.
登录模块
注册模块
后台管理模块
多线程演示模块
1 登录模块
该模块有两个权限，分别是用户和管理员 ，选择不同的
权限，分别进入相应的模块，即多线程演示模块和后台管理
模块。如果用户未注册，可以单击注册按钮，进入注册模块
2 注册模块
用户可以在该模块进行注册。注册完，通过登录界面登录，
然后进入多线程演示程序。注释：该模块只能注册普通用户。
3 后台管理模块
该模块包括：
管理员管理：对管理员账号和密码进行修改等。
用户管理：对用户名和密码进行查找、修改、删除等操
作。
历史记录管理：对用户演示的历史信息进行管理。
退出：退出后台管理模块，回到登录模块。
4 多线程演示模块
该模块包括：
1)历史记录：可以查看该用户的历史演示信息。
2)参数设置：显示参数设置对话框，对生产者、搬运者、消费
者的线程数进行设置，对BUFFER1和BUFFER2容量进
行设置及对生产者、搬运者、消费者线程的速度进行设置
等。
3)开始：启动线程，进行演示。
4)暂停/继续：判将线程挂起或唤醒，观察线程状态。暂停功
能只有在线程运行过程中使用，它将所有的线程全部挂起，
点击此按钮后，【暂停】按钮变成【继续】按钮；点击
【继续】按钮将使所有的线程唤醒，继续执行。
5)停止/保存：结束所有线程的运行；并提示是否进行运行完
毕后的记录保存，保存运行后的状态。
6）退出：结束演示， 退出演示程序，回到登录界面。
箭头表示线程数，直线表示BUFFER里的数据。
总结
本演示程序将P、V操作模型通过编程实现，用计数器来表示
BUFFER中数据个数，箭头表示线程数，直线表示BUFFER里的
数据。为了能够直观的理解线程的同步和互斥，用户可以自行设
定每类线程的个数和BUFFER的容量，并可以改变线程的运行速
度。通过本程序的演示，使我们更直观、更深入的明确操作系统
中进程的概念，能够知道为什么要使用多道程序的思想，以及使
线程同步的基本方法，掌握基本的VC编程，提高动手能力。
谢 谢！