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多线程程序设计 西山居 胡翌 2007年3月22日 多线程的历史 DOS：从独占到TSR WINDOWS3.X：合作式多任务 WINDOWS95以后：抢先式多任务 思考：为什么需要多线程多任务？ 进程与线程 进程 进程含有内存和资源（CODE、DATA、STACK） 进程本身并不能够执行，它只是提供一个安置内存和线程的地方 线程 一旦CPU开始执行程序代码，就是一个线程 线程有独立的栈，线程间共享访问进程的数据段。 思考：为什么不用多进程代替多线程 多线程上下文切换 Context Switching 硬件计时器发现执行时间过长，就会发出一个中断，操作系统会从CPU中取出该线程的当前状态（数据寄存器内容）保存到堆栈中，再拷贝到一个CONTEXT结构，以备后用 多线程代码执行结果的随机性 思考：在单CPU的机器上，多线程能提高程序的性能吗？ 多线程的竞争条件 Race Conditions 多线程下的链表例子 Atomic Operations（原子操作） 一个操作如果能够不受中断地完成，我们称之为原子操作 如何开始一个多线程程序 主线程与工作线程 线程结束问题 Busy loop WaitForSingleObject 见例子 多线程的同步控制 Critical Sections（临界区） InitializeCriticalSection, EnterCriticalSection, LeaveCriticalSection, DeleteCriticalSection 不要长时间锁住一份资源 DeadLock(死锁） 见例子 思考：如何避免死锁？ 其他同步控制 Mutex（互斥量） 进程锁 WaitForMultiObject，解决前面死锁问题 Semaphores（信号量） 可以锁N次的Mutex Event（事件） Interlocked Variables 使用C runtime library 用_beginthreadex()/_endthreadex() VC的“代码生成”选项 C++中的多线程 见错误例子 思考：为什么线程类中的线程函数不能是一般成员函数？ 多线程调试 难以重现的多线程BUG 抢先式多任务的随机性 常用设置断点的方式对多线程程序的无奈 日志输出也可能导致BUG重现机率进一步降低 如何解决多线程BUG 首选：预防（Bench Testing） 工具：VC调试器的使用（挂起其他线程） 适当的日志（未必是写文件，如写内存） 良好的心态与素质：决心、耐心、创造力 科学的方法：观测-预测-测试 适当地使用多线程 好处： 保持界面的良好响应速度 多用户处理代码更简单清晰 充分利用多CPU的运算能力 坏处： 难以调试 上下文切换、线程过多、互斥量设计不合理引发的性能问题 使用的第三方函数库是否也是多线程安全的 适当地使用多线程 多线程程序的架构原则 在线程之间尽量保持最小接触面积 将竞争条件的可能性降至最低 程序代码要有自我防卫性 适当地选择： 要多进程还是要多线程 要状态机还是要多线程 推荐书目 《Win32多线程程序设计》 华中科技大学出版社，Jim Beveridge Robert Wiener著，侯捷译 好好学习， 天天向上！^^ * * * *