深入浅出Win32多线程程序设计之基本概念
09:48作者:宋宝华出处:天极开发责任编辑:方舟
从单进程单线程到多进程多线程是操作系统发展的一种必然趋势,当年的DOS系统属于单任务操作系统,最优秀的程序员也只能通过驻留内存的方式实现所谓的"多任务",而如今的Win32操作系统却可以一边听音乐,一边编程,一边打印文档。
理解多线程及其同步、互斥等通信方式是理解现代操作系统的关键一环,当我们精通了Win32多线程程序设计后,理解和学习其它操作系统的多任务控制也非常容易。许多程序员从来没有学习过嵌入式系统领域著名的操作系统VxWorks,但是立马就能在上面做开发,大概要归功于平时在Win32多线程上下的功夫。
因此,学习Win32多线程不仅对理解Win32本身有重要意义,而且对学习和领会其它操作系统也有触类旁通的作用。
先阐述一下进程和线程的概念和区别,这是一个许多大学老师也讲不清楚的问题。
进程(Process)是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动,是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。程序只是一组指令的有序集合,它本身没有任何运行的含义,只是一个静态实体。而进程则不同,它是程序在某个数据集上的执行,是一个动态实体。它因创建而产生,因调度而运行,因等待资源或事件而被处于等待状态,因完成任务而被撤消,反映了一个程序在一定的数据集上运行的全部动态过程。
线程(Thread)是进程的一个实体,是CPU调度和分派的基本单位。线程不能够独立执行,必须依存在应用程序中,由应用程序提供多个线程执行控制。
线程和进程的关系是:线程是属于进程的,线程运行在进程空间内,同一进程所产生的线程共享同一内存空间,当进程退出时该进程所产生的线程都会被强制退出并清除。线程可与属于同一进程的其它线程共享进程所拥有的全部资源,但是其本身基本上不拥有系统资源,只拥有一点在运行中必不可少的信息(如程序计数器、一组寄存器和栈)。
根据进程与线程的设置,操作系统大致分为如下类型:
(1)单进程、单线程,MS-DOS大致是这种操作系统;
(2)多进程、单线程,多数UNIX(及类UNIX的LINUX)是这种操作系统;
4.多线程网络通信
在网络通信中使用多线程主要有两种途径,即主监控线程和线程池。
这种方式指的是程序中使用一个主线程监控某特定端口,一旦在这个端口上发生连接请求,则主监控线程动态使用CreateThread派生出新的子线程处理该请求。主线程在派生子线程后不再对子线程加以控制和调度,而由子线程独自和客户方发生连接并处理异常。
使用这种方法的优点是:
(1)可以较快地实现原型设计,尤其在用户数目较少、连接保持时间较长时有表现较好;
(2)主线程不与子线程发生通信,在一定程度上减少了系统资源的消耗。
(1)生成和终止子线程的开销比较大;
(2)对远端用户的控制较弱。
这种多线程方式总的特点是"动态生成,静态调度"。
这种方式指的是主线程在初始化时静态地生成一定数量的悬挂子线程,放置于线程池中。随后,主线程将对这些悬挂子线程进行动态调度。一旦客户发出连接请求,主线程将从线程池中查找一个悬挂的子线程:
(1)如果找到,主线程将该连接分配给这个被发现的子线程。子线程从主线程处接管该连接,并与用户通信。当连接结束时,该子线程将自动悬挂,并进人线程池等待再次被调度;
(2)如果当前已没有可用的子线程,主线程将通告发起连接的客户。
使用这种方法进行设计的优点是:
(1)主线程可以更好地对派生的子线程进行控制和调度;
(2)对远程用户的监控和管理能力较强。
虽然主线程对子线程的调度要消耗一定的资源,但是与主监控线程方式中派生和终止线程所要耗费的资源相比,要少很多。因此,使用该种方法设计和实现的系统在客户端连接和终止变更频繁时有上佳表现。
这种多线程方式总的特点是"静态生成,动态调度"。