Многопоточность в MFC (multithreading)

Поток – отдельная ветвь выполнения программы. Имеет свой стек и работает независимо от других потоков приложения.

Создание простейшего потока
AfxBeginThread(ProcName,param,priority)
ProcName – имя функции, которая будет выполнятся в новом потоке
param – указатель типа LPVOID или void* на аргумент ProcName
priority – константа, определяющая приоритет нового потока по отношению к основному

Может принимать одно из следующих значений:

THREAD_PRIORITY_ABOVE_NORMAL  // на один пункт ниже нормального
THREAD_PRIORITY_BELOW_NORMAL  //на один пункт выше нормального
THREAD_PRIORITY_HIGHEST  //на два пункта выше нормального
THREAD_PRIORITY_IDLE  //базовый приоритет равный 1
THREAD_PRIORITY_LOWEST  //на два пункта ниже нормального
THREAD_PRIORITY_NORMAL  //нормальный приоритет
THREAD_PRIORITY_TIME_CRITICAL  //приоритет равный 15

Приоритет потока определяет, как часто по отношению к другим выполняющимся потокам система будет передавать управление данному потоку

UINT ThreadProc(LPVOID param)  //Создание потоковой функции
{
    ::MessageBox((HWND)param, ”Thread activated”,”Message from Thread” ,MB_OK);
    return 0;
}

SomeFunc()
{
    AfxBeginThread(ThreadProc,GetSafeHwnd()); //Запуск потока
}

Синхронизация работы потоков.

1. Глобальная переменная

bool bThreadstop;  //контрольная переменная

UINT ThreadProc(LPVOID param)  //Создание потоковой функции 
{
    ::MessageBox((HWND)param, ”Thread activated”,”Message from thread”,MB_OK);
    while(!bThreadstop)
    {
         //Выполнение опреаций
    }

    ::MessageBox((HWND)param, ”Thread ended”,”Message from thread”,MB_OK);
    return 0;
}

SomeFunc()
{
    bThreadstop=false;
    AfxBeginThread(ThreadProc,GetSafeHwnd());  //Запуск потока
}

StopThread()
{
    bThreadstop=true;  //остановка потока
} 

2. Взаимодействие с помощью сообщений 

const WM_THREADENDED = WM_USER+1;  //Это надо добавить в катры сообщений

afx_msg LONG OnThreadEnded(WPARAM wParam,LPARAM lParam);

ON_MESSAGE(WM_THREADENDDED,OnThreadEnded)

bool bThreadstop;  //контрольная переменная 

UINT ThreadProc(LPVOID param)  //Создание потоковой функции 
{
    ::MessageBox((HWND)param, ”Thread activated”,”Message from thread”,MB_OK);
    while(!bThreadstop)
    {
         //Выполнение опреаций
    }

    ::PostMessage((HWND)param,WM_THREADENDED,(WPARAM)param,0); //Сообщение
    return 0;
} 

SomeFunc()
{
    bThreadstop=false;
    AfxBeginThread(ThreadProc,GetSafeHwnd()); //Запуск потока
}

StopThread()
{
    bThreadstop=true;  //остановка потока
}

LONG OnThreadEnded(WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
    ::MessageBox((HWND)wParam,”Thread Ended”,”Message from thread”, MB_OK);
}

//Данный пример закрывает главное окно после выполнения потоковой функции

3. Взаимодействие с помощью объектов событий

Объект событий CEvent может находится в одном из двух состояний – сигнализирует или молчит. Потоки отслеживают момент, когда объект события начинает сигнализировать, и начинаю выполнение операций.

CEvent ThreadStart;  //объект автоматически устанавливается в состояние молчания

ThreadStart.SetEvent();  //установка состояния сигнализации

Отслеживание состояния объекта осуществляется с помощью функции WinAPI WaitForSingleObject();

:: WaitForSingleObject(ThreadStart.m_hObject,INFINITE);

- первый параметр – дескриптор отслеживаемого события.
- второй параметр – время отслеживания. INFINITE – бесконечно.

В момент установки события WaitForSingleObject() вернет управление потоку.
В момент сброса события поток должен прекратить свою работу.
Для этого надо организовать постоянный опрос состояния события.

Это можно сделать следующим способом:

::WaitForSingleObject(ThreadStart.m_hObject,0);

Время 0 говорит о том, что надо опросить событие.
Если результат вызова этой функции равен WAIT_OBJECT_0, то объект в остоянии сигнализации. В других случаях – молчит.

CEvent ThreadStart;  //Объект начала работы потока
CEvent ThreadEnd;  //Объект окончания работы потока

UINT ThreadProc(LPVOID param)  //Создание потоковой функции
{
    :: WaitForSingleObject(ThreadStart.m_hObject,INFINITE);  //ожидание запуска потока
    ::MessageBox((HWND)param, ”Thread activated”,”Message from thread”,MB_OK);
    bool Running=true;
    int result;
    while(Running)
    {
         //Выполнение опреаций

        result=:: WaitForSingleObject(ThreadEnd.m_hObject,0);  //проверка завершения
        if(result==WAIT_OBJECT_0)
            Running=false;
    }

    ::PostMessage((HWND)param,WM_CLOSE,0,0); //Сообщение

    return 0;
}

Start()  //запуск потока
{
    ThreadStart.SetEvent();
}

End()  //завершение потока
{
    ThreadEnd.SetEvent();
}

Поток нужно создавать независимо от состояния событий.


Синхронизация работы нескольких потоков

Для синхронизации нескольких потоков используют следующие объекты: критические секции, семафоры, защелки. 

1. Критические секции.

Критические секции используются для контроля доступа к защищенным данным.

Их можно использовать внутри одного класса для синхронизации чтения-доступа к данным.

class cls
{
private:
    int val;
    CCriticalSection section;
public:
    void write(int);
    void read(int*);
}

void cls::write(int n)
{
    section.Lock();
    val=n;
    section.Unlock();
}

void cls::read(int * n)
{
    section.Lock();
    *n=val;
    section.Unlock();
}

При вызове метода Lock() происходит блокировка секции, и последующие вызовы этого метода не возвратят управление вызывающему потоку до тех пор, пока секция не будет освобождена.
Из данного примера видно, что при записи нового значения невозможно прочитать старое. Соответственно при чтении значения его невозможно изменить. Если в работе участвуют большие объемы данных, то для предотвращения сбоя необходим контроль. Критические секции обеспечивают минимальную защиту от сбоев.

2. Защелки(MUTEXes) 

Использование защелок CMutex при синхронизации потоков одного приложения не отличается от использования критических секций. Работа с ними осуществляется с использованием следующих объектов: CSingleLock и CMultiLock. Для получения доступа к защелке используется методо Lock(). Для освобождения защелки нужно вызвать метод Unlock()

CMutex mutex;  //создание защелки

CSingleLock sLock(&mutex);  //захват защелки

sLock.Lock();

sLock.Unlock();  //освобождение защелки

class cls
{
private:
    int val;
    CMutex mutex;
public:
    void write(int);
    void read(int*);
}

void cls::write(int n)
{
    CSingleLock sLock(&mutex);

    sLock.Lock();
    val=n;
} 

void cls::read(int * n)
{
    CSingleLock sLock(&mutex);

    sLock.Lock();
    *n=val;
}

Использование метода Unlock() в данном случае необязательно т.к. при вызове деструктора sLock защелка автоматически освобождается.

3. Семафор

Использование этого объекта ничем не отличается от использования предыдущих. Разница заключается в том, что семафор дает право на использование контролируемых параметров определенному числу потоков. В семафоре хранится количество объектов, которые в данный момент имеют доступ к данным. 

CSemaphore semaphore(2,2);  //создание семафора

При создании семафора указывается начальное и максимальное значение счетчика 

CSingleLock sLock(&semaphore);  //Захват семафора
sLock.Lock(); 

При вызове метода Lock() значение счетчика внутри семафора уменьшается. Когда оно достигнет нуля, метод Lock() будет ждать освобождения семафора. После этого захватит семафор и вернет управление вызывающей функции

sLock.Unlock();  //Освобождение семафора