理解多线程管理类 CWorkQueue

①线程在执行同步代码块或同步方法时，程序调用thread.sleep()方法，thread.yield()方法来暂停当前线程的执行，当前线程不会释放同步监视器的锁定。第4章 线程间通信概述 4.1 线程之间通信的方法 4.1.1 全局变量方式 4.1.2 参数传递法 4.1.3 消息传递法 4.1.4 通过同步变量进行线程间通信 4.2 线程间同步问题概述 4.3 死锁问题 4.4 本章小结。（一般情况下在执行同步代码块时不会释放同步锁，但也有特殊情况会释放对象锁如在执行同步代码块时，遇到异常而导致线程终止，锁会被释放。

以前做项目时，用过 Codeproject 上一个线程管理的代码 Work Queue[1]，很好用，也是不错的学习资料，但对于多线程初学者也不是一眼就能看懂的，所以今天打算对这个代码做个解读笔记，可为其它学习者提供一个参考，也深化自己对多线程的理解。关于该类的使用可直接访问原网址。

这个多线程管理类为CWorkQueue，使用的是生产者-消费者模式。CWorkQueue 创建的每个线程都是一个消费者，生产者是类成员m_pWorkItemQueue。生产者资源由外界使用者通过InsertWorkItem 成员函数注入，然后通过ReleaseSemaphore 通知消费者（即线程）处理，消费者线程ThreadFunc 自创建起始就一直在等待，等待生产者通知，接到有任务通知后，线程就执行任务，执行完毕后继续等待。

主线程通过两种机制来跟已建立的新线程通信，信号量Semaphore 和 事件 Eventc 多线程 多任务，Semaphore 用于通知新线程执行任务，Event 用于通知新线程结果自己。

1、信号量Semaphore

由上可知，生产者和消费者使用的通信机制是信号量Semaphore。信号量Semaphore 只有两种状态，触发和未触发，决定状态的是当前资源数量，数量大于0表示信号量处于触发，等于0表示资源已经耗尽故信号量处于末触发。影响当前资源数量的函数有几个，下面依次介绍。

其实，不但创建队列实际调用通用队列创建函数，二进制信号量、计数信号量、互斥量和递归互斥量也都直接或间接使用这个函数，如表1-1所示。前面第21章，我们对计数信号量进行了讲解，计数信号量就是对一个变量进行计数，变量的范围是从0到用户创建计数信号量时所设置的大小。创建互斥量和创建信号量的api函数不同，但是共用获取和给出信号api函数。

m_phSincObjectsArray[SEMAPHORE_INDEX] = CreateSemaphore(NULL,0,LONG_MAX,NULL); //创建Semaphore对象

一般是将当前可用资源计数设置为最大资源计数 , 每增加一个线程对共享资源的访问 , 当前可用资源计数就会减 1 , 只要当前可用资源计数是大于 0 的 , 就可以发出信号量信号 。每当线程调用waitforsingleobject函数并传入一个信号量对象的句柄，系统将检查该信号量的资源计数是否大于0，如果大于0，系统就将资源计数减去1，并唤醒线程。其中，二进制信号量、计数信号量、互斥量和递归互斥量都是使用队列来实现的，因此掌握队列的运行机制，是很有必要的。

if (!ReleaseSemaphore(m_phSincObjectsArray[SEMAPHORE_INDEX],1,NULL)) 
{
  assert(false);
  return false;
}

此函数检查指定的对象或事件的状态，如果该对象处于无信号状态，则调用线程处于等待状态，此时该线程不消耗cpu时间，。有很多封装的线程库中有这样的函数 condwait函数，这个函数的主要意义就是释放互斥量，等待信号量，然后再持有互斥量后返回，主要用于多线程运行状态下，等待一个信号通知，然后继续运行。在对信号量调用等待函数时，等待函数会检查信号量的当前资源计数，如果大于0(即信号量处于触发状态)，减1后返回让调用线程继续执行。

//等待两个事件
dwWaitResult = WaitForMultipleObjects(NUMBER_OF_SYNC_OBJ,pWorkQueue->m_phSincObjectsArray,FALSE,INFINITE);

2、事件 Event

该函数创建线程，程结束的时候会开启新的任务，将事件添加进epoll关注，epoll_wait返回后就注销事件，并创建新的线程去处理这个事件。注意代码中的ostasksempend()函数就是和开头的信号发布相对应，当用户创建一个定时器（注意：在进行创建定时器时一定要先定义一个定时器变量一般都是全局的）osmrcreate()函数是用来创建一个定时器，创建完成后还需要在调用ostmrstart()来启动定时器，时内部调用的ostmrlink()函数将按照定时器剩余时间采用哈希算法将其加入定时器列表，其中ostmrcreate主要有这样几个变量需要注意一下。c、当其他线程调用pthread_cond_signal或pthread_cond_broadcast时，会唤醒相应条件变量等待的线程，此时被唤醒的线程，可以参与调度了，此时被唤醒的线程继续执行pthread_cond_wait()函数，函数pthread_cond_wait()返回之前，会重新给条件变量对应的互斥量上锁，在这里就是nready.mutex，若该函数成功返回，则当前线程有重新获得了nready.mutex锁，当然nready.mutex也可能被其他线程继续占有c 多线程 多任务，此时线程再次阻塞。

m_phSincObjectsArray[ABORT_EVENT_INDEX] = CreateEvent(NULL,TRUE,FALSE,NULL); //创建event 事件对象，初始化时为无信号状态，使用手动重置为无信号状态

该函数创建线程，程结束的时候会开启新的任务，将事件添加进epoll关注，epoll_wait返回后就注销事件，并创建新的线程去处理这个事件。调用时输入23和24.5，输入的这2个参数才是真正需要传递给函数的参数，ref int, ref double是告诉alien需要分配空间，调用c函数从栈中获取它的参数，调用结束后将返回结果放到栈中(为了区分返回结果和栈中的其他的值，每个c函数还会返回结果的个数)，然后lua函数返回结果值。先说说用getmodulehandle函数获取.此方法需要用createremotethread函数在远程进程中创建线程,让该线程调用kernel32.dll中的getmodulehandle函数.但是只这样还不行.因为getmodulehandle函数需要以dll模块文件名做参数.既然是远程线程调用getmodulehandle函数.还需要先把dll模块文件名写入目标进程的地址空间中.最后用createremotethread函数创建线程执行getmodulehandle函数来获取dll句柄。

因为信号量和事件都是HANDLE，所以该类中把这两个存在一个数组m_phSincObjectsArray，通过枚举型变量来标识。

3、生产者m_pWorkItemQueue

用户通过InsertWorkItem 插入工作任务到队列。

bool CWorkQueue::InsertWorkItem(WorkItemBase* pWorkItem)

工作任务由要线程执行的函数，和 Abort 函数，Abort 函数用于最后调用 Destroy 突然终止线程时，执行剩余线程的清理工作。

class WorkItemBase
{
   virtual void   DoWork(void* pThreadContext)    = 0;
   virtual void   Abort () = 0;
   friend CWorkQueue;
};

WorkItemBase 需要用户来继承，并实现两个虚函数。

class SpecificWorkItem : public WorkItemBase
{
    void   DoWork(void* pThreadContext);
    void   Abort();
 //memeber variables needed here
};
void   SpecificWorkItem::DoWork(void* pThreadContext)
{
  //Notify Start
  //proccessing done here
  //Notify Finish
  //free all that was occupied
}
void   SpecificWorkItem::Abort()
{
  //Notify aborted
  //free all that was occupied
}

这样在用户执行InsertWorkItem 插入任务到队列后，通过ReleaseSemaphore 激发信号量Semaphore，线程ThreadFunc 会在 WaitForMultipleObjects 中探测到Semaphore 的激发状态，然后获得队列中的任务，并删除队列中该任务防止其它线程重复执行，然后执行用户的任务pWorkItem->DoWork(pThreadData)，此处pThreadData 我没用到，为 NULL 。

4、消费者ThreadFunc

消费者线程 ThreadFunc在Create 中创建，返回程句柄存储在类成员数组m_phThreads 中，供 Destroy 函数等待线程结束时使用。

DWORD dwThreadId;
PTHREAD_CONTEXT pThreadsContext ;
//创建所有的线程
for(i = 0 ; i < nNumberOfThreads ; i++ )
{  
   //初始化每个线程的上下文，用于传递给线程函数
  pThreadsContext = new THREAD_CONTEXT;
  pThreadsContext->pWorkQueue  = this; //传递当前对象的指针，使新建线程可以访问到主线程中的生产者资源
  pThreadsContext->pThreadData = ThreadData == NULL? NULL : ThreadData[i];       
  //创建线程
  m_phThreads[i] = CreateThread(NULL,
      0,
      CWorkQueue::ThreadFunc,
      pThreadsContext,
      0, //为0表示线程创建之后立即就可以进行调度
      &dwThreadId);
}

5、由消费者线程去访问生产者资源可以看出，同一个进程的线程可共享内存。用户可以通过SpecificWorkItem 构造函数把数据和函数传进成员变量和成员函数，通过InsertWorkItem 把SpecificWorkItem 传进CWorkQueue 的m_pWorkItemQueue，即生产者任务队列，然后消费者线程会获得通知，并访问生产者提取任务，执行函数和数据。

参考资料：

1、

本文来自电脑杂谈，转载请注明本文网址：
http://www.pc-fly.com/a/jisuanjixue/article-107162-1.html