回炉重造之重读Windows核心编程-006-线程

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　　线程也是有两部分组成的：

1. 线程的内核对象，操作系统用来管理线程和统计线程信息的地方。
2. 线程堆栈，用于维护现场在执行代码的时候用到的所有函数参数和局部变量。

　　进程是线程的容器，如果进程中有一个以上的线程，这些线程将共享进程的地址空间，操作空间中的数据，执行相同的代码，对相同的数据操作，甚至内核对象句柄（因为它是依托进程而不是线程存在的）。

　　所以进程使用的系统资源比线程多的多，线程只需要一个内核对象和一个堆栈。既然线程比进程需要的开销少，因此始终都应该设法用增加线程来解决编程问题。当然这也不是一成不变的，应该懂得权衡利弊。

何时运行线程

　　前面的章节已经提到过，当进程被初始化时，系统就要为进程创建一个主线程，用以和CC++运行期库的启动代码一起运行，然后进入入口点函数，然后运行至入口点函数返回并CC++运行期库的启动代码调用ExitProcess为止。

　　每个计算机都有一个功能强大的资源，CPU。让它闲置起来是没有道理的，应该让它处于繁忙之中，执行各种各样的工作：

• 打开Windows2K开始就自带的内容索引服务程序，它能创建一个低优先级的线程，以定期打开磁盘上的文件内容并为之做索引。这样可以大大加快查找文件的效率。
• 还可以使用磁盘碎片整理软件，使用低优先级线程运行，在系统空项期整理文件碎片。
• 自动编译源代码文件、实时查看错误和警告信息。
• 电子表格应用程序能够在后台运算。
• 文字处理程序能够执行重新分页、拼写、后台打印和语法检查。
• 文件内容后台拷贝到其他介质中。
• Web浏览器和其他的服务器通信。

　　最重要的是，多线程可以简化用户界面。设计一个拥有多线程的应用程序，可以扩大应用程序的功能。每一个线程都被分配了一个cpu，因此如果计算机有多个CPU，就可以让所有cpu都处于繁忙状态。

不能创建线程的情况

　　多线程并发至少有一个问题：代码的重入，数据访问的冲突。

　　一般来说一个应用程序有一个用户界面线程用于创建所有窗口，以及一个GetMessage循环。其他的线程都是工作线程，比用户界面线程优先级要低。

编写第一个线程函数

　　主线程有对应的入口点，那么线程函数也有个入口函数，作为开始执行第一条代码的地方。和主线程一样，执行代码到结束就释放资源，线程内核对象的引用计数递减。

• 和主线程不同，线程函数可以是任何名字。
• 线程函数也可以传递参数。
• 线程函数必须返回一个值，作为退出代码。
• 线程函数应该尽可能地使用函数参数和局部变量。如果访问静态和全局的数据，就会有同步的问题。

CreateThread函数　

　　调用下面的WindowsAPI就可以创建一个线程：

 　　上面的函数被调用的时候，系统创建一个内核对象，用来管理与线程相关的数据结构，和进程是类似的。系统从进程的地址空间中分配内存，给线程的堆栈使用。新线程的运行环境与创建线程的环境相同。这样使得同一个进程的多个线程之间的通信时相对方便的。

　　注意：CreateThread函数是Windows用来创建线程的函数。可是如果你在写CC++代码的话，就不应该使用它了，而是使用VisualC++的运行时函数_beginthreadex。如果不是VisualC++编译器，你的编译器供应商会提供CreateThread的替代函数。反正不能用CreateThread。

　　psa参数是指向SECURITY_ATTRIBUTES结果的指针，一般使用默认值。具体的用法请看第三章。

　　cbStack参数用于设置线程堆栈大小，可以用链接程序的/STACK：[reserve][.commit]开关控制这个值。reserve参数用来设定系统为线程堆栈保留的地址控件量，默认1MB；commit参数用于设定“应该承诺用于堆栈保留区的物理存储器的容量”，默认值是1页。这个参数即便传递了值，函数仍然会检查链接器已经设置的值，哪个大用哪个。如果把0传进来，就使用Stack开关中设置的值。无论如何，这个值应该有个上限，否则如果存在递归则有可能消耗完所有的资源。

　　pfnStartAddr和pvParam分别是入口地址和参数。

　　fdwCreate参数可以是0或者CREATE_SUSPEND。前者表示线程创建后立即调度，后者表示创建线程后先暂停运行。然而后者并不常用。

　　pdwThreadID参数用来存放线程ID。

终止线程的运行　　

• 线程函数返回（最好的办法）如果线程可以返回，就可以确保下列事项的实现：

1. 在现场函数中创建的所有C++对象都能通过它们的析构函数销毁。
2. 操作系统正确地释放线程堆栈使用的内存。
3. 系统将线程的退出代码（在线程的内核对象中维护）设置为线程函数的返回值。
4. 系统递减线程内核对象的引用计数。

• 调用ExitThread函数，线程自行撤销（最好不用）。如果使用，C++资源将不会被回收。实在要用也是用VisualC++提供的_endthreadex，或者你的编译器供应商提供的替代函数。
• 使用TerminateThread函数（避免使用）。它能撤销线程，线程的内核对象的引用计数也会递减。

1. TerminateThread函数是异步运行的，想知道线程终止运行，就要调用WaitForSingleObject或者类似的函数。（设计良好的应用程序从来不使用这个函数，因为被终止运行的线程收不到它被撤销的通知，线程不能被正确地清除，并不能防止自己被撤销）
2. 使用这个函数，系统是不回收这个线程的堆栈资源的。
3. 线程终止运行的话，DLL通常接受清楚通知。而使用这个函数，DLL就不接受通知了，这就阻挡了适当的清除。

• 包含线程的进程终止运行（避免使用）

1. 就像对剩余的每个线程调用TerminateThread一样。显然这意味着正确的应用程序清除没有发生：C++对象的析构函数没有被调用， 数据没有转至磁盘等。

线程如果终止

• 线程拥有的用户对象全被释放。
  
• 线程的退出代码从STILL_ACTIVE传递给ExitThread或者TerminateThread。
• 线程的内核对象变为已通知。
• 如果是最后一个线程，系统也将进程视为已经终止运行。
• 线程内核对象的引用计数递减1。

一旦线程不再运行，系统中就没有别的线程能够处理这个线程的句柄，而别的线程可以调用GetExitCodeThread来检查hThread标识的线程是否时间终止运行。如果是这样，就确定它的退出代码：

 　　如果尚未终止运行，函数就返回STILL_ACTIVE标识符（定义为0x103），放进pdwExitCode。如果成功就返回TRUE。

线程的其他性质

　　SP和IP分别是参数和线程函数的入口！

 　　如果调用CreateThread创建了一个内核对象，下面的事情就会发生：

1. 这个对象的引用计数是2。
2. 线程的内核对象的其他属性也被初始化，引用计数被设置为1，退出代码设置为STILL_ACTIVE(0x103)，该对象的已通知设置为未通知状态。

　　一旦内核对象创建完成：

1. 系统就从进程的地址空间中，给线程堆栈分配内存。
2. 系统先后把参数和入口地址写入堆栈。

　　每个线程都有自己的一套CPU寄存器，成为线程的上下文，用以反映线程上次运行时寄存器的状态。这些寄存器保存在CONTEXT结构里，这个结构本身则保存在线程的内核对象中。

　　ESP和EIP是线程上下文中两个最重要的寄存器。

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