一、MFC對(duì)多線程編程的支持
MFC中有兩類(lèi)線程，分別稱(chēng)之為工作者線程和用戶界面線程。二者的主要區(qū)別在于工作者線程沒(méi)有消息循環(huán)，而用戶界面線程有自己的消息隊(duì)列和消息循環(huán)。
工作者線程沒(méi)有消息機(jī)制，通常用來(lái)執(zhí)行后臺(tái)計(jì)算和維護(hù)任務(wù)，如冗長(zhǎng)的計(jì)算過(guò)程，打印機(jī)的后臺(tái)打印等。用戶界面線程一般用于處理獨(dú)立于其他線程執(zhí)行之外的用戶輸入，響應(yīng)用戶及系統(tǒng)所產(chǎn)生的事件和消息等。但對(duì)于Win32的API編程而言，這兩種線程是沒(méi)有區(qū)別的，它們都只需線程的啟動(dòng)地址即可啟動(dòng)線程來(lái)執(zhí)行任務(wù)。
在MFC中，一般用全局函數(shù)AfxBeginThread()來(lái)創(chuàng)建并初始化一個(gè)線程的運(yùn)行，該函數(shù)有兩種重載形式，分別用于創(chuàng)建工作者線程和用戶界面線程。兩種重載函數(shù)原型和參數(shù)分別說(shuō)明如下：
1 (1) CWinThread* AfxBeginThread(
2
3 AFX_THREADPROC pfnThreadProc,
4 LPVOID pParam,
5 int nPriority = THREAD_PRIORITY_NORMAL,
6 UNT nStackSize = 0,
7 DWORD dwCreateFlags = 0,
8 LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttrs = NULL
9 );//用于創(chuàng)建工作者線程
PfnThreadProc:指向工作者線程的執(zhí)行函數(shù)的指針，線程函數(shù)原型必須聲明如下：
1 UINT ExecutingFunction(LPVOID pParam);
請(qǐng)注意，ExecutingFunction()應(yīng)返回一個(gè)UINT類(lèi)型的值，用以指明該函數(shù)結(jié)束的原因。一般情況下，返回0表明執(zhí)行成功。
1 pParam： 一個(gè)32位參數(shù)，執(zhí)行函數(shù)將用某種方式解釋該值。它可以是數(shù)值，或是指向一個(gè)結(jié)構(gòu)的指針，甚至可以被忽略；
2 nPriority： 線程的優(yōu)先級(jí)。如果為0，則線程與其父線程具有相同的優(yōu)先級(jí)；
3 nStackSize: 線程為自己分配堆棧的大小，其單位為字節(jié)。如果nStackSize被設(shè)為0，則線程的堆棧被設(shè)置成與父線程堆棧相同大小；
4 dwCreateFlags：如果為0，則線程在創(chuàng)建后立刻開(kāi)始執(zhí)行。如果為CREATE_SUSPEND，則線程在創(chuàng)建后立刻被掛起；
5 lpSecurityAttrs：線程的安全屬性指針，一般為NULL；
1 (2) CWinThread* AfxBeginThread(
2
3 CRuntimeClass* pThreadClass,
4 int nPriority = THREAD_PRIORITY_NORMAL,
5 UNT nStackSize = 0,
6 DWORD dwCreateFlags = 0,
7 LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttrs = NULL
8 );
pThreadClass 是指向 CWinThread 的一個(gè)導(dǎo)出類(lèi)的運(yùn)行時(shí)類(lèi)對(duì)象的指針，該導(dǎo)出類(lèi)定義了被創(chuàng)建的用戶界面線程的啟動(dòng)、退出等；其它參數(shù)的意義同形式1。使用函數(shù)的這個(gè)原型生成的線程也有消息機(jī)制，在以后的例子中我們將發(fā)現(xiàn)同主線程的機(jī)制幾乎一樣。
下面我們對(duì)CWinThread類(lèi)的數(shù)據(jù)成員及常用函數(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明。
1 m_hThread： 當(dāng)前線程的句柄；
2 m_nThreadID: 當(dāng)前線程的ID；
3 m_pMainWnd： 指向應(yīng)用程序主窗口的指針
1 BOOL CWinThread::CreateThread(DWORD dwCreateFlags=0,UINT nStackSize=0,LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttrs=NULL);
該函數(shù)中的dwCreateFlags、nStackSize、lpSecurityAttrs參數(shù)和API函數(shù)CreateThread中的對(duì)應(yīng)參數(shù)有相同含義，該函數(shù)執(zhí)行成功，返回非0值，否則返回0。
一般情況下，調(diào)用AfxBeginThread()來(lái)一次性地創(chuàng)建并啟動(dòng)一個(gè)線程，但是也可以通過(guò)兩步法來(lái)創(chuàng)建線程：首先創(chuàng)建CWinThread類(lèi)的一個(gè)對(duì)象，然后調(diào)用該對(duì)象的成員函數(shù)CreateThread()來(lái)啟動(dòng)該線程。
1 virtual BOOL CWinThread::InitInstance();
重載該函數(shù)以控制用戶界面線程實(shí)例的初始化。初始化成功則返回非0值，否則返回0。用戶界面線程經(jīng)常重載該函數(shù)，工作者線程一般不使用InitInstance()。
1 virtual int CWinThread::ExitInstance();
在線程終結(jié)前重載該函數(shù)進(jìn)行一些必要的清理工作。該函數(shù)返回線程的退出碼，0表示執(zhí)行成功，非0值用來(lái)標(biāo)識(shí)各種錯(cuò)誤。同InitInstance()成員函數(shù)一樣，該函數(shù)也只適用于用戶界面線程。
二、MFC中線程同步
在程序中使用多線程時(shí)，一般很少有多個(gè)線程能在其生命期內(nèi)進(jìn)行完全獨(dú)立的操作。更多的情況是一些線程進(jìn)行某些處理操作，而其他的線程必須對(duì)其處理結(jié)果進(jìn)行了解。正常情況下對(duì)這種處理結(jié)果的了解應(yīng)當(dāng)在其處理任務(wù)完成后進(jìn)行。
如果不采取適當(dāng)?shù)拇胧渌€程往往會(huì)在線程處理任務(wù)結(jié)束前就去訪問(wèn)處理結(jié)果，這就很有可能得到有關(guān)處理結(jié)果的錯(cuò)誤了解。例如，多個(gè)線程同時(shí)訪問(wèn)同一個(gè)全局變量，如果都是讀取操作，則不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。如果一個(gè)線程負(fù)責(zé)改變此變量的值，而其他線程負(fù)責(zé)同時(shí)讀取變量?jī)?nèi)容，則不能保證讀取到的數(shù)據(jù)是經(jīng)過(guò)寫(xiě)線程修改后的。
為了確保讀線程讀取到的是經(jīng)過(guò)修改的變量，就必須在向變量寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)禁止其他線程對(duì)其的任何訪問(wèn)，直至賦值過(guò)程結(jié)束后再解除對(duì)其他線程的訪問(wèn)限制。象這種保證線程能了解其他線程任務(wù)處理結(jié)束后的處理結(jié)果而采取的保護(hù)措施即為線程同步。
線程的同步可分用戶模式的線程同步和內(nèi)核對(duì)象的線程同步兩大類(lèi)。用戶模式中線程的同步方法主要有原子訪問(wèn)和臨界區(qū)等方法。其特點(diǎn)是同步速度特別快，適合于對(duì)線程運(yùn)行速度有嚴(yán)格要求的場(chǎng)合。
內(nèi)核對(duì)象的線程同步則主要由事件、等待定時(shí)器、信號(hào)量以及信號(hào)燈等內(nèi)核對(duì)象構(gòu)成。由于這種同步機(jī)制使用了內(nèi)核對(duì)象，使用時(shí)必須將線程從用戶模式切換到內(nèi)核模式，而這種轉(zhuǎn)換一般要耗費(fèi)近千個(gè)CPU周期，因此同步速度較慢，但在適用性上卻要遠(yuǎn)優(yōu)于用戶模式的線程同步方式。
1.臨界區(qū)
臨界區(qū)（Critical Section）是一段獨(dú)占對(duì)某些共享資源訪問(wèn)的代碼，在任意時(shí)刻只允許一個(gè)線程對(duì)共享資源進(jìn)行訪問(wèn)。如果有多個(gè)線程試圖同時(shí)訪問(wèn)臨界區(qū)，那么在有一個(gè)線程進(jìn)入后其他所有試圖訪問(wèn)此臨界區(qū)的線程將被掛起，并一直持續(xù)到進(jìn)入臨界區(qū)的線程離開(kāi)。臨界區(qū)在被釋放后，其他線程可以繼續(xù)搶占，并以此達(dá)到用原子方式操作共享資源的目的。
臨界區(qū)在使用時(shí)以CRITICAL_SECTION結(jié)構(gòu)對(duì)象保護(hù)共享資源，并分別用EnterCriticalSection（）和LeaveCriticalSection（）函數(shù)去標(biāo)識(shí)和釋放一個(gè)臨界區(qū)。所用到的CRITICAL_SECTION結(jié)構(gòu)對(duì)象必須經(jīng)過(guò)InitializeCriticalSection（）的初始化后才能使用，而且必須確保所有線程中的任何試圖訪問(wèn)此共享資源的代碼都處在此臨界區(qū)的保護(hù)之下。否則臨界區(qū)將不會(huì)起到應(yīng)有的作用，共享資源依然有被破壞的可能。
1 CRITICAL_SECTION g_cs; // 臨界區(qū)結(jié)構(gòu)對(duì)象
2 char g_cArray[10]; // 共享資源
3
4
5 UINT ThreadProc10(LPVOID pParam)
6 {
7 EnterCriticalSection(&g_cs); // 進(jìn)入臨界區(qū)
8 for (int i = 0; i < 10; i++) // 對(duì)共享資源進(jìn)行寫(xiě)入操作
9 {
10 g_cArray[i] = 'a';
11 Sleep(1);
12 }
13
14 LeaveCriticalSection(&g_cs); // 離開(kāi)臨界區(qū)
15 return 0;
16 }
17 UINT ThreadProc11(LPVOID pParam)
18 {
19
20 EnterCriticalSection(&g_cs);
21
22 for (int i = 0; i < 10; i++)
23 {
24 g_cArray[10 - i - 1] = 'b';
25 Sleep(1);
26 }
27
28 LeaveCriticalSection(&g_cs);
29 return 0;
30 }
31 ……
32 void CSample08View::OnCriticalSection()
33 {
34 InitializeCriticalSection(&g_cs); // 初始化臨界區(qū)
35
36 AfxBeginThread(ThreadProc10, NULL); // 啟動(dòng)線程
37 AfxBeginThread(ThreadProc11, NULL);
38
39 Sleep(300);
40
41 CString sResult = CString(g_cArray);
42 AfxMessageBox(sResult);
43 }
在使用臨界區(qū)時(shí)，一般不允許其運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，只要進(jìn)入臨界區(qū)的線程還沒(méi)有離開(kāi)，其他所有試圖進(jìn)入此臨界區(qū)的線程都會(huì)被掛起而進(jìn)入到等待狀態(tài)，并會(huì)在一定程度上影響。程序的運(yùn)行性能。尤其需要注意的是不要將等待用戶輸入或是其他一些外界干預(yù)的操作包含到臨界區(qū)。如果進(jìn)入了臨界區(qū)卻一直沒(méi)有釋放，同樣也會(huì)引起其他線程的長(zhǎng)時(shí)間等待。換句話說(shuō)，在執(zhí)行了EnterCriticalSection（）語(yǔ)句進(jìn)入臨界區(qū)后無(wú)論發(fā)生什么，必須確保與之匹配的LeaveCriticalSection（）都能夠被執(zhí)行到。可以通過(guò)添加結(jié)構(gòu)化異常處理代碼來(lái)確保LeaveCriticalSection（）語(yǔ)句的執(zhí)行。雖然臨界區(qū)同步速度很快，但卻只能用來(lái)同步本進(jìn)程內(nèi)的線程，而不可用來(lái)同步多個(gè)進(jìn)程中的線程。
MFC為臨界區(qū)提供有一個(gè)CCriticalSection類(lèi)，使用該類(lèi)進(jìn)行線程同步處理是非常簡(jiǎn)單的，只需在線程函數(shù)中用CCriticalSection類(lèi)成員函數(shù)Lock（）和UnLock（）標(biāo)定出被保護(hù)代碼片段即可。對(duì)于上述代碼，可通過(guò)CCriticalSection類(lèi)將其改寫(xiě)如下：
1 CCriticalSection g_clsCriticalSection; // MFC臨界區(qū)類(lèi)對(duì)象
2 char g_cArray[10]; // 共享資源
3
4 UINT ThreadProc20(LPVOID pParam)
5 {
6 g_clsCriticalSection.Lock(); // 進(jìn)入臨界區(qū)
7
8 for (int i = 0; i < 10; i++) // 對(duì)共享資源進(jìn)行寫(xiě)入操作
9 {
10 g_cArray[i] = 'a';
11 Sleep(1);
12 }
13 g_clsCriticalSection.Unlock(); // 離開(kāi)臨界區(qū)
14 return 0;
15 }
16 UINT ThreadProc21(LPVOID pParam)
17 {
18 g_clsCriticalSection.Lock();
19
20 for (int i = 0; i < 10; i++)
21 {
22 g_cArray[10 - i - 1] = 'b';
23 Sleep(1);
24 }
25
26 g_clsCriticalSection.Unlock();
27 return 0;
28 }
29 ……
30 void CSample08View::OnCriticalSectionMfc()
31 {
32 AfxBeginThread(ThreadProc20, NULL);
33 AfxBeginThread(ThreadProc21, NULL);
34
35 Sleep(300);
36
37 CString sResult = CString(g_cArray);
38 AfxMessageBox(sResult);
39 }
2.事件內(nèi)核對(duì)象
在前面講述線程通信時(shí)曾使用過(guò)事件內(nèi)核對(duì)象來(lái)進(jìn)行線程間的通信，除此之外，事件內(nèi)核對(duì)象也可以通過(guò)通知操作的方式來(lái)保持線程的同步。對(duì)于前面那段使用臨界區(qū)保持線程同步的代碼可用事件對(duì)象的線程同步方法改寫(xiě)如下：
1 HANDLE hEvent = NULL; // 事件句柄
2
3 char g_cArray[10]; // 共享資源
4
5 UINT ThreadProc12(LPVOID pParam)
6 {
7 WaitForSingleObject(hEvent, INFINITE); // 等待事件置位
8
9 for (int i = 0; i < 10; i++)
10 {
11 g_cArray[i] = 'a';
12 Sleep(1);
13 }
14
15 SetEvent(hEvent); // 處理完成后即將事件對(duì)象置位
16 return 0;
17 }
18 UINT ThreadProc13(LPVOID pParam)
19 {
20 WaitForSingleObject(hEvent, INFINITE);
21
22 for (int i = 0; i < 10; i++)
23 {
24 g_cArray[10 - i - 1] = 'b';
25 Sleep(1);
26 }
27
28 SetEvent(hEvent);
29 return 0;
30 }
31 ……
32 void CSample08View::OnEvent()
33 {
34 hEvent = CreateEvent(NULL, FALSE, FALSE, NULL); // 創(chuàng)建事件
35
36 SetEvent(hEvent); // 事件置位
37
38 AfxBeginThread(ThreadProc12, NULL); // 啟動(dòng)線程
39 AfxBeginThread(ThreadProc13, NULL);
40
41 Sleep(300);
42
43 CString sResult = CString(g_cArray);
44 AfxMessageBox(sResult);
45 }
在創(chuàng)建線程前，首先創(chuàng)建一個(gè)可以自動(dòng)復(fù)位的事件內(nèi)核對(duì)象hEvent，而線程函數(shù)則通過(guò)WaitForSingleObject（）等待函數(shù)無(wú)限等待hEvent的置位，只有在事件置位時(shí)WaitForSingleObject（）才會(huì)返回，被保護(hù)的代碼將得以執(zhí)行。對(duì)于以自動(dòng)復(fù)位方式創(chuàng)建的事件對(duì)象，在其置位后一被WaitForSingleObject（）等待到就會(huì)立即復(fù)位，也就是說(shuō)在執(zhí)行ThreadProc12（）中的受保護(hù)代碼時(shí)，事件對(duì)象已經(jīng)是復(fù)位狀態(tài)的，這時(shí)即使有ThreadProc13（）對(duì)CPU的搶占，也會(huì)由于WaitForSingleObject（）沒(méi)有hEvent的置位而不能繼續(xù)執(zhí)行，也就沒(méi)有可能破壞受保護(hù)的共享資源。在ThreadProc12（）中的處理完成后可以通過(guò)SetEvent（）對(duì)hEvent的置位而允許ThreadProc13（）對(duì)共享資源g_cArray的處理。這里SetEvent（）所起的作用可以看作是對(duì)某項(xiàng)特定任務(wù)完成的通知。
使用臨界區(qū)只能同步同一進(jìn)程中的線程，而使用事件內(nèi)核對(duì)象則可以對(duì)進(jìn)程外的線程進(jìn)行同步，其前提是得到對(duì)此事件對(duì)象的訪問(wèn)權(quán)。可以通過(guò)OpenEvent（）函數(shù)獲取得到，其函數(shù)原型為：
1 HANDLE OpenEvent(
2 DWORD dwDesiredAccess, // 訪問(wèn)標(biāo)志
3 BOOL bInheritHandle, // 繼承標(biāo)志
4 LPCTSTR lpName // 指向事件對(duì)象名的指針
5 );
如果事件對(duì)象已創(chuàng)建（在創(chuàng)建事件時(shí)需要指定事件名），函數(shù)將返回指定事件的句柄。對(duì)于那些在創(chuàng)建事件時(shí)沒(méi)有指定事件名的事件內(nèi)核對(duì)象，可以通過(guò)使用內(nèi)核對(duì)象的繼承性或是調(diào)用DuplicateHandle（）函數(shù)來(lái)調(diào)用CreateEvent（）以獲得對(duì)指定事件對(duì)象的訪問(wèn)權(quán)。在獲取到訪問(wèn)權(quán)后所進(jìn)行的同步操作與在同一個(gè)進(jìn)程中所進(jìn)行的線程同步操作是一樣的。
如果需要在一個(gè)線程中等待多個(gè)事件，則用WaitForMultipleObjects（）來(lái)等待。WaitForMultipleObjects（）與WaitForSingleObject（）類(lèi)似，同時(shí)監(jiān)視位于句柄數(shù)組中的所有句柄。這些被監(jiān)視對(duì)象的句柄享有平等的優(yōu)先權(quán)，任何一個(gè)句柄都不可能比其他句柄具有更高的優(yōu)先權(quán)。WaitForMultipleObjects（）的函數(shù)原型為：
1 DWORD WaitForMultipleObjects(
2 DWORD nCount, // 等待句柄數(shù)
3 CONST HANDLE *lpHandles, // 句柄數(shù)組首地址
4 BOOL fWaitAll, // 等待標(biāo)志
5 DWORD dwMilliseconds // 等待時(shí)間間隔
6 );
參數(shù)nCount指定了要等待的內(nèi)核對(duì)象的數(shù)目，存放這些內(nèi)核對(duì)象的數(shù)組由lpHandles來(lái)指向。fWaitAll對(duì)指定的這nCount個(gè)內(nèi)核對(duì)象的兩種等待方式進(jìn)行了指定，為T(mén)RUE時(shí)當(dāng)所有對(duì)象都被通知時(shí)函數(shù)才會(huì)返回，為FALSE則只要其中任何一個(gè)得到通知就可以返回。dwMilliseconds在這里的作用與在WaitForSingleObject（）中的作用是完全一致的。如果等待超時(shí)，函數(shù)將返回WAIT_TIMEOUT。如果返回WAIT_OBJECT_0到WAIT_OBJECT_0+nCount-1中的某個(gè)值，則說(shuō)明所有指定對(duì)象的狀態(tài)均為已通知狀態(tài)（當(dāng)fWaitAll為T(mén)RUE時(shí)）或是用以減去WAIT_OBJECT_0而得到發(fā)生通知的對(duì)象的索引（當(dāng)fWaitAll為FALSE時(shí)）。如果返回值在WAIT_ABANDONED_0與WAIT_ABANDONED_0+nCount-1之間，則表示所有指定對(duì)象的狀態(tài)均為已通知，且其中至少有一個(gè)對(duì)象是被丟棄的互斥對(duì)象（當(dāng)fWaitAll為T(mén)RUE時(shí)），或是用以減去WAIT_OBJECT_0表示一個(gè)等待正常結(jié)束的互斥對(duì)象的索引（當(dāng)fWaitAll為FALSE時(shí)）。 下面給出的代碼主要展示了對(duì)WaitForMultipleObjects（）函數(shù)的使用。通過(guò)對(duì)兩個(gè)事件內(nèi)核對(duì)象的等待來(lái)控制線程任務(wù)的執(zhí)行與中途退出：
1 HANDLE hEvents[2]; // 存放事件句柄的數(shù)組
2
3 UINT ThreadProc14(LPVOID pParam)
4 {
5 DWORD dwRet1 = WaitForMultipleObjects(2, hEvents, FALSE, INFINITE); // 等待開(kāi)啟事件
6
7 if (dwRet1 == WAIT_OBJECT_0) // 如果開(kāi)啟事件到達(dá)則線程開(kāi)始執(zhí)行任務(wù)
8 {
9 AfxMessageBox("線程開(kāi)始工作!");
10 while (true)
11 {
12 for (int i = 0; i < 10000; i++);
13
14 DWORD dwRet2 = WaitForMultipleObjects(2, hEvents, FALSE, 0); // 在任務(wù)處理過(guò)程中等待結(jié)束事件
15
16 if (dwRet2 == WAIT_OBJECT_0 + 1) // 如果結(jié)束事件置位則立即終止任務(wù)的執(zhí)行
17 break;
18 }
19 }
20 AfxMessageBox("線程退出!");
21 return 0;
22 }
23 ……
24 void CSample08View::OnStartEvent()
25 {
26 for (int i = 0; i < 2; i++) // 創(chuàng)建線程
27 hEvents[i] = CreateEvent(NULL, FALSE, FALSE, NULL);
28 AfxBeginThread(ThreadProc14, NULL); // 開(kāi)啟線程
29 SetEvent(hEvents[0]); // 設(shè)置事件0(開(kāi)啟事件)
30
31 }
32 void CSample08View::OnEndevent()
33 {
34 SetEvent(hEvents[1]); // 設(shè)置事件1(結(jié)束事件)
35
36 }
MFC為事件相關(guān)處理也提供了一個(gè)CEvent類(lèi)，共包含有除構(gòu)造函數(shù)外的4個(gè)成員函數(shù)PulseEvent（）、ResetEvent（）、SetEvent（）和UnLock（）。在功能上分別相當(dāng)與Win32 API的PulseEvent（）、ResetEvent（）、SetEvent（）和CloseHandle（）等函數(shù)。而構(gòu)造函數(shù)則履行了原CreateEvent（）函數(shù)創(chuàng)建事件對(duì)象的職責(zé)，其函數(shù)原型為：
CEvent(BOOL bInitiallyOwn = FALSE, BOOL bManualReset = FALSE, LPCTSTR lpszName = NULL, LPSECURITY_ATTRIBUTES lpsaAttribute = NULL );
3.信號(hào)量?jī)?nèi)核對(duì)象
信號(hào)量（Semaphore）內(nèi)核對(duì)象對(duì)線程的同步方式與前面幾種方法不同，它允許多個(gè)線程在同一時(shí)刻訪問(wèn)同一資源，但是需要限制在同一時(shí)刻訪問(wèn)此資源的最大線程數(shù)目。在用CreateSemaphore（）創(chuàng)建信號(hào)量時(shí)即要同時(shí)指出允許的最大資源計(jì)數(shù)和當(dāng)前可用資源計(jì)數(shù)。一般是將當(dāng)前可用資源計(jì)數(shù)設(shè)置為最大資源計(jì)數(shù)，每增加一個(gè)線程對(duì)共享資源的訪問(wèn)，當(dāng)前可用資源計(jì)數(shù)就會(huì)減1，只要當(dāng)前可用資源計(jì)數(shù)是大于0的，就可以發(fā)出信號(hào)量信號(hào)。但是當(dāng)前可用計(jì)數(shù)減小到0時(shí)則說(shuō)明當(dāng)前占用資源的線程數(shù)已經(jīng)達(dá)到了所允許的最大數(shù)目，不能在允許其他線程的進(jìn)入，此時(shí)的信號(hào)量信號(hào)將無(wú)法發(fā)出。線程在處理完共享資源后，應(yīng)在離開(kāi)的同時(shí)通過(guò)ReleaseSemaphore（）函數(shù)將當(dāng)前可用資源計(jì)數(shù)加1。在任何時(shí)候當(dāng)前可用資源計(jì)數(shù)決不可能大于最大資源計(jì)數(shù)。
使用信號(hào)量?jī)?nèi)核對(duì)象進(jìn)行線程同步主要會(huì)用到CreateSemaphore（）、OpenSemaphore（）、ReleaseSemaphore（）、WaitForSingleObject（）和WaitForMultipleObjects（）等函數(shù)。其中，CreateSemaphore（）用來(lái)創(chuàng)建一個(gè)信號(hào)量?jī)?nèi)核對(duì)象，其函數(shù)原型為：
1 HANDLE CreateSemaphore(
2 LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSemaphoreAttributes, // 安全屬性指針
3 LONG lInitialCount, // 初始計(jì)數(shù)
4 LONG lMaximumCount, // 最大計(jì)數(shù)
5 LPCTSTR lpName // 對(duì)象名指針
6 );
參數(shù)lMaximumCount是一個(gè)有符號(hào)32位值，定義了允許的最大資源計(jì)數(shù)，最大取值不能超過(guò)4294967295。lpName參數(shù)可以為創(chuàng)建的信號(hào)量定義一個(gè)名字，由于其創(chuàng)建的是一個(gè)內(nèi)核對(duì)象，因此在其他進(jìn)程中可以通過(guò)該名字而得到此信號(hào)量。OpenSemaphore（）函數(shù)即可用來(lái)根據(jù)信號(hào)量名打開(kāi)在其他進(jìn)程中創(chuàng)建的信號(hào)量，函數(shù)原型如下：
1 HANDLE OpenSemaphore(
2 DWORD dwDesiredAccess, // 訪問(wèn)標(biāo)志
3 BOOL bInheritHandle, // 繼承標(biāo)志
4 LPCTSTR lpName // 信號(hào)量名
5 );
在線程離開(kāi)對(duì)共享資源的處理時(shí)，必須通過(guò)ReleaseSemaphore（）來(lái)增加當(dāng)前可用資源計(jì)數(shù)。否則將會(huì)出現(xiàn)當(dāng)前正在處理共享資源的實(shí)際線程數(shù)并沒(méi)有達(dá)到要限制的數(shù)值，而其他線程卻因?yàn)楫?dāng)前可用資源計(jì)數(shù)為0而仍無(wú)法進(jìn)入的情況。ReleaseSemaphore（）的函數(shù)原型為：
1 BOOL ReleaseSemaphore(
2 HANDLE hSemaphore, // 信號(hào)量句柄
3 LONG lReleaseCount, // 計(jì)數(shù)遞增數(shù)量
4 LPLONG lpPreviousCount // 先前計(jì)數(shù)
5 );
該函數(shù)將lReleaseCount中的值添加給信號(hào)量的當(dāng)前資源計(jì)數(shù)，一般將lReleaseCount設(shè)置為1，如果需要也可以設(shè)置其他的值。WaitForSingleObject（）和WaitForMultipleObjects（）主要用在試圖進(jìn)入共享資源的線程函數(shù)入口處，主要用來(lái)判斷信號(hào)量的當(dāng)前可用資源計(jì)數(shù)是否允許本線程的進(jìn)入。只有在當(dāng)前可用資源計(jì)數(shù)值大于0時(shí)，被監(jiān)視的信號(hào)量?jī)?nèi)核對(duì)象才會(huì)得到通知。
信號(hào)量的使用特點(diǎn)使其更適用于對(duì)Socket（套接字）程序中線程的同步。例如，網(wǎng)絡(luò)上的HTTP服務(wù)器要對(duì)同一時(shí)間內(nèi)訪問(wèn)同一頁(yè)面的用戶數(shù)加以限制，這時(shí)可以為沒(méi)一個(gè)用戶對(duì)服務(wù)器的頁(yè)面請(qǐng)求設(shè)置一個(gè)線程，而頁(yè)面則是待保護(hù)的共享資源，通過(guò)使用信號(hào)量對(duì)線程的同步作用可以確保在任一時(shí)刻無(wú)論有多少用戶對(duì)某一頁(yè)面進(jìn)行訪問(wèn)，只有不大于設(shè)定的最大用戶數(shù)目的線程能夠進(jìn)行訪問(wèn)，而其他的訪問(wèn)企圖則被掛起，只有在有用戶退出對(duì)此頁(yè)面的訪問(wèn)后才有可能進(jìn)入。下面給出的示例代碼即展示了類(lèi)似的處理過(guò)程：
1 HANDLE hSemaphore; // 信號(hào)量對(duì)象句柄
2
3 UINT ThreadProc15(LPVOID pParam)
4 {
5 WaitForSingleObject(hSemaphore, INFINITE); // 試圖進(jìn)入信號(hào)量關(guān)口
6
7 AfxMessageBox("線程一正在執(zhí)行!"); // 線程任務(wù)處理
8
9 ReleaseSemaphore(hSemaphore, 1, NULL); // 釋放信號(hào)量計(jì)數(shù)
10 return 0;
11 }
12 UINT ThreadProc16(LPVOID pParam)
13 {
14
15 WaitForSingleObject(hSemaphore, INFINITE);
16
17 AfxMessageBox("線程二正在執(zhí)行!");
18
19 ReleaseSemaphore(hSemaphore, 1, NULL);
20 return 0;
21 }
22 UINT ThreadProc17(LPVOID pParam)
23 {
24
25 WaitForSingleObject(hSemaphore, INFINITE);
26
27 AfxMessageBox("線程三正在執(zhí)行!");
28
29 ReleaseSemaphore(hSemaphore, 1, NULL);
30 return 0;
31 }
32 ……
33 void CSample08View::OnSemaphore()
34 {
35 hSemaphore = CreateSemaphore(NULL, 2, 2, NULL); // 創(chuàng)建信號(hào)量對(duì)象
36
37 AfxBeginThread(ThreadProc15, NULL); // 開(kāi)啟線程
38 AfxBeginThread(ThreadProc16, NULL);
39 AfxBeginThread(ThreadProc17, NULL);
40 }
在MFC中，通過(guò)CSemaphore類(lèi)對(duì)信號(hào)量作了表述。該類(lèi)只具有一個(gè)構(gòu)造函數(shù)，可以構(gòu)造一個(gè)信號(hào)量對(duì)象，并對(duì)初始資源計(jì)數(shù)、最大資源計(jì)數(shù)、對(duì)象名和安全屬性等進(jìn)行初始化，其原型如下：
1 CSemaphore( LONG lInitialCount = 1, LONG lMaxCount = 1, LPCTSTR pstrName = NULL, LPSECURITY_ATTRIBUTES lpsaAttributes = NULL );
在構(gòu)造了CSemaphore類(lèi)對(duì)象后，任何一個(gè)訪問(wèn)受保護(hù)共享資源的線程都必須通過(guò)CSemaphore從父類(lèi)CSyncObject類(lèi)繼承得到的Lock（）和UnLock（）成員函數(shù)來(lái)訪問(wèn)或釋放CSemaphore對(duì)象。與前面介紹的幾種通過(guò)MFC類(lèi)保持線程同步的方法類(lèi)似，通過(guò)CSemaphore類(lèi)也可以將前面的線程同步代碼進(jìn)行改寫(xiě)，這兩種使用信號(hào)量的線程同步方法無(wú)論是在實(shí)現(xiàn)原理上還是從實(shí)現(xiàn)結(jié)果上都是完全一致的。下面給出經(jīng)MFC改寫(xiě)后的信號(hào)量線程同步代碼：
1 // MFC信號(hào)量類(lèi)對(duì)象
2 CSemaphore g_clsSemaphore(2, 2);
3 UINT ThreadProc24(LPVOID pParam)
4 {
5 // 試圖進(jìn)入信號(hào)量關(guān)口
6 g_clsSemaphore.Lock();
7 // 線程任務(wù)處理
8 AfxMessageBox("線程一正在執(zhí)行!");
9 // 釋放信號(hào)量計(jì)數(shù)
10 g_clsSemaphore.Unlock();
11 return 0;
12 }
13 UINT ThreadProc25(LPVOID pParam)
14 {
15 // 試圖進(jìn)入信號(hào)量關(guān)口
16 g_clsSemaphore.Lock();
17 // 線程任務(wù)處理
18 AfxMessageBox("線程二正在執(zhí)行!");
19 // 釋放信號(hào)量計(jì)數(shù)
20 g_clsSemaphore.Unlock();
21 return 0;
22 }
23 UINT ThreadProc26(LPVOID pParam)
24 {
25 // 試圖進(jìn)入信號(hào)量關(guān)口
26 g_clsSemaphore.Lock();
27 // 線程任務(wù)處理
28 AfxMessageBox("線程三正在執(zhí)行!");
29 // 釋放信號(hào)量計(jì)數(shù)
30 g_clsSemaphore.Unlock();
31 return 0;
32 }
33 ……
34 void CSample08View::OnSemaphoreMfc()
35 {
36 // 開(kāi)啟線程
37 AfxBeginThread(ThreadProc24, NULL);
38 AfxBeginThread(ThreadProc25, NULL);
39 AfxBeginThread(ThreadProc26, NULL);
40 }
4.互斥內(nèi)核對(duì)象
互斥（Mutex）是一種用途非常廣泛的內(nèi)核對(duì)象。能夠保證多個(gè)線程對(duì)同一共享資源的互斥訪問(wèn)。同臨界區(qū)有些類(lèi)似，只有擁有互斥對(duì)象的線程才具有訪問(wèn)資源的權(quán)限，由于互斥對(duì)象只有一個(gè)，因此就決定了任何情況下此共享資源都不會(huì)同時(shí)被多個(gè)線程所訪問(wèn)。當(dāng)前占據(jù)資源的線程在任務(wù)處理完后應(yīng)將擁有的互斥對(duì)象交出，以便其他線程在獲得后得以訪問(wèn)資源。與其他幾種內(nèi)核對(duì)象不同，互斥對(duì)象在操作系統(tǒng)中擁有特殊代碼，并由操作系統(tǒng)來(lái)管理，操作系統(tǒng)甚至還允許其進(jìn)行一些其他內(nèi)核對(duì)象所不能進(jìn)行的非常規(guī)操作。
以互斥內(nèi)核對(duì)象來(lái)保持線程同步可能用到的函數(shù)主要有CreateMutex（）、OpenMutex（）、ReleaseMutex（）、WaitForSingleObject（）和WaitForMultipleObjects（）等。在使用互斥對(duì)象前，首先要通過(guò)CreateMutex（）或OpenMutex（）創(chuàng)建或打開(kāi)一個(gè)互斥對(duì)象。CreateMutex（）函數(shù)原型為：
1 HANDLE CreateMutex(
2 LPSECURITY_ATTRIBUTES lpMutexAttributes, // 安全屬性指針
3 BOOL bInitialOwner, // 初始擁有者
4 LPCTSTR lpName // 互斥對(duì)象名
5 );
參數(shù)bInitialOwner主要用來(lái)控制互斥對(duì)象的初始狀態(tài)。一般多將其設(shè)置為FALSE，以表明互斥對(duì)象在創(chuàng)建時(shí)并沒(méi)有為任何線程所占有。如果在創(chuàng)建互斥對(duì)象時(shí)指定了對(duì)象名，那么可以在本進(jìn)程其他地方或是在其他進(jìn)程通過(guò)OpenMutex（）函數(shù)得到此互斥對(duì)象的句柄。OpenMutex（）函數(shù)原型為：
1 HANDLE OpenMutex(
2 DWORD dwDesiredAccess, // 訪問(wèn)標(biāo)志
3 BOOL bInheritHandle, // 繼承標(biāo)志
4 LPCTSTR lpName // 互斥對(duì)象名
5 );
當(dāng)目前對(duì)資源具有訪問(wèn)權(quán)的線程不再需要訪問(wèn)此資源而要離開(kāi)時(shí)，必須通過(guò)ReleaseMutex（）函數(shù)來(lái)釋放其擁有的互斥對(duì)象，其函數(shù)原型為：
1 BOOL ReleaseMutex(HANDLE hMutex);
其唯一的參數(shù)hMutex為待釋放的互斥對(duì)象句柄。至于WaitForSingleObject（）和WaitForMultipleObjects（）等待函數(shù)在互斥對(duì)象保持線程同步中所起的作用與在其他內(nèi)核對(duì)象中的作用是基本一致的，也是等待互斥內(nèi)核對(duì)象的通知。但是這里需要特別指出的是：在互斥對(duì)象通知引起調(diào)用等待函數(shù)返回時(shí)，等待函數(shù)的返回值不再是通常的WAIT_OBJECT_0（對(duì)于WaitForSingleObject（）函數(shù)）或是在WAIT_OBJECT_0到WAIT_OBJECT_0+nCount-1之間的一個(gè)值（對(duì)于WaitForMultipleObjects（）函數(shù)），而是將返回一個(gè)WAIT_ABANDONED_0（對(duì)于WaitForSingleObject（）函數(shù)）或是在WAIT_ABANDONED_0到WAIT_ABANDONED_0+nCount-1之間的一個(gè)值（對(duì)于WaitForMultipleObjects（）函數(shù)）。以此來(lái)表明線程正在等待的互斥對(duì)象由另外一個(gè)線程所擁有，而此線程卻在使用完共享資源前就已經(jīng)終止。除此之外，使用互斥對(duì)象的方法在等待線程的可調(diào)度性上同使用其他幾種內(nèi)核對(duì)象的方法也有所不同，其他內(nèi)核對(duì)象在沒(méi)有得到通知時(shí)，受調(diào)用等待函數(shù)的作用，線程將會(huì)掛起，同時(shí)失去可調(diào)度性，而使用互斥的方法卻可以在等待的同時(shí)仍具有可調(diào)度性，這也正是互斥對(duì)象所能完成的非常規(guī)操作之一。
在編寫(xiě)程序時(shí)，互斥對(duì)象多用在對(duì)那些為多個(gè)線程所訪問(wèn)的內(nèi)存塊的保護(hù)上，可以確保任何線程在處理此內(nèi)存塊時(shí)都對(duì)其擁有可靠的獨(dú)占訪問(wèn)權(quán)。下面給出的示例代碼即通過(guò)互斥內(nèi)核對(duì)象hMutex對(duì)共享內(nèi)存快g_cArray[]進(jìn)行線程的獨(dú)占訪問(wèn)保護(hù)。下面給出實(shí)現(xiàn)代碼清單：
1 // 互斥對(duì)象
2 HANDLE hMutex = NULL;
3 char g_cArray[10];
4 UINT ThreadProc18(LPVOID pParam)
5 {
6 // 等待互斥對(duì)象通知
7 WaitForSingleObject(hMutex, INFINITE);
8 // 對(duì)共享資源進(jìn)行寫(xiě)入操作
9 for (int i = 0; i < 10; i++)
10 {
11 g_cArray[i] = 'a';
12 Sleep(1);
13 }
14 // 釋放互斥對(duì)象
15 ReleaseMutex(hMutex);
16 return 0;
17 }
18 UINT ThreadProc19(LPVOID pParam)
19 {
20 // 等待互斥對(duì)象通知
21 WaitForSingleObject(hMutex, INFINITE);
22 // 對(duì)共享資源進(jìn)行寫(xiě)入操作
23 for (int i = 0; i < 10; i++)
24 {
25 g_cArray[10 - i - 1] = 'b';
26 Sleep(1);
27 }
28 // 釋放互斥對(duì)象
29 ReleaseMutex(hMutex);
30 return 0;
31 }
32 ……
33 void CSample08View::OnMutex()
34 {
35 // 創(chuàng)建互斥對(duì)象
36 hMutex = CreateMutex(NULL, FALSE, NULL);
37 // 啟動(dòng)線程
38 AfxBeginThread(ThreadProc18, NULL);
39 AfxBeginThread(ThreadProc19, NULL);
40 // 等待計(jì)算完畢
41 Sleep(300);
42 // 報(bào)告計(jì)算結(jié)果
43 CString sResult = CString(g_cArray);
44 AfxMessageBox(sResult);
45 }
互斥對(duì)象在MFC中通過(guò)CMutex類(lèi)進(jìn)行表述。使用CMutex類(lèi)的方法非常簡(jiǎn)單，在構(gòu)造CMutex類(lèi)對(duì)象的同時(shí)可以指明待查詢的互斥對(duì)象的名字，在構(gòu)造函數(shù)返回后即可訪問(wèn)此互斥變量。CMutex類(lèi)也是只含有構(gòu)造函數(shù)這唯一的成員函數(shù)，當(dāng)完成對(duì)互斥對(duì)象保護(hù)資源的訪問(wèn)后，可通過(guò)調(diào)用從父類(lèi)CSyncObject繼承的UnLock（）函數(shù)完成對(duì)互斥對(duì)象的釋放。CMutex類(lèi)構(gòu)造函數(shù)原型為：
CMutex( BOOL bInitiallyOwn = FALSE, LPCTSTR lpszName = NULL, LPSECURITY_ATTRIBUTES lpsaAttribute = NULL );
該類(lèi)的適用范圍和實(shí)現(xiàn)原理與API方式創(chuàng)建的互斥內(nèi)核對(duì)象是完全類(lèi)似的，但要簡(jiǎn)潔的多，下面給出就是對(duì)前面的示例代碼經(jīng)CMutex類(lèi)改寫(xiě)后的程序?qū)崿F(xiàn)清單：
1 CMutex g_clsMutex(FALSE, NULL); // MFC互斥類(lèi)對(duì)象
2
3 UINT ThreadProc27(LPVOID pParam)
4 {
5 g_clsMutex.Lock(); // 等待互斥對(duì)象通知
6
7 for (int i = 0; i < 10; i++) // 對(duì)共享資源進(jìn)行寫(xiě)入操作
8 {
9 g_cArray[i] = 'a';
10 Sleep(1);
11 }
12
13 g_clsMutex.Unlock(); // 釋放互斥對(duì)象
14 return 0;
15 }
16 UINT ThreadProc28(LPVOID pParam)
17 {
18 g_clsMutex.Lock();
19
20 for (int i = 0; i < 10; i++)
21 {
22 g_cArray[10 - i - 1] = 'b';
23 Sleep(1);
24 }
25
26 g_clsMutex.Unlock();
27 return 0;
28 }
29 ……
30 void CSample08View::OnMutexMfc()
31 {
32 AfxBeginThread(ThreadProc27, NULL);
33 AfxBeginThread(ThreadProc28, NULL);
34
35 Sleep(300);
36
37 CString sResult = CString(g_cArray);
38 AfxMessageBox(sResult);
39 }