多線程支持和線程安全（1）

多線程編程方法是一種高級的編程技術，同時它也是復雜應用程序系統(tǒng)中，一種重要的和必不可少的程序設計技術，它能有效地解決各種并行的復雜工作任務，使一些特別復雜的應用系統(tǒng)的總體設計和解決方案，變得更簡潔和更清晰起來。多線程編程方法的運用，一般需要位于計算機底層的操作系統(tǒng)的有效支持，同時也需要操作系統(tǒng)能夠提供，一些用于多線程支持的系統(tǒng)功能服務接口（如信號量通信原語的操作接口）。但是僅有這些仍然是不夠的，例如，這些服務接口太過于底層而不容易被學習使用，也不安全。因此在基礎庫系統(tǒng)中，同樣也需要對多線程編程方法提供更多和更有效的支持。這主要包含兩個方面的內(nèi)容，首先就是提供對多線程支持得更好和更完善的功能封裝，也即線程庫；另外一項當然也很重要，那就是基礎庫系統(tǒng)中各組件模塊的線程安全設計。
 線程庫

　　線程庫是基礎庫系統(tǒng)中一個重要的組成模塊。設計線程庫時，應該首先考慮它的模型的建立，以及它應該所涵蓋的功能。主要包括有用于線程間互斥和同步控制的功能實現(xiàn)與封裝，線程的創(chuàng)建、運行和銷毀，以及訪問并控制線程的一些運行狀態(tài)或錯誤狀態(tài)等。另外線程庫也涉及到，線程之間的數(shù)據(jù)共享或數(shù)據(jù)通信等功能的實現(xiàn)。下面我們主要介紹兩種有代表性的線程庫的實現(xiàn)，也即MFC中的線程庫和JDK平臺中的線程模型。

　　MFC中為了實現(xiàn)線程間互斥和同步控制功能，主要提供有四種類型的對象，如圖10-57所示，包括CCriticalSection、CEvent、CMutex以及CSemaphore等。

　　首先介紹CMutex類型，它是對NT操作系統(tǒng)內(nèi)核中提供的互斥對象（mutex）的封裝。它能夠確保線程擁有對單個資源的互斥訪問權，也即多線程對共享資源的互斥訪問。互斥對象包含一個使用數(shù)量，一個線程ID和一個遞歸計數(shù)器。并且線程在等待訪問資源時可以設定一個超時值。

　　CCriticalSection類型是對臨界區(qū)（critical section）的封裝。它的作用與特性和CMutex類似，都是用于線程間對共享資源的互斥訪問，但是它與CMutex之間稍有不同的是，它不屬于內(nèi)核對象，而是屬于用戶方式的對象。所以它的效率要比CMutex高很多，并且因為如此，它也只能被用于線程之間的互斥控制，而不能用于進程之間的互斥。

　　CEvent是對事件（event）內(nèi)核對象的封裝，它是一個最基本，也最靈活的，被用于線程間實現(xiàn)同步的控制對象。CEvent能夠通知一個操作已經(jīng)完成。它有兩種不同類型的事件對象。一種是人工重置的事件，另一種是自動重置的事件。當人工重置的事件得到通知時，等待該事件的所有線程均變?yōu)榭烧{(diào)度線程。當一個自動重置的事件得到通知時，等待該事件的線程中只有一個線程變?yōu)榭烧{(diào)度線程。

　　最后一個就是CSemaphore類型，它是對信號量（Semaphore）內(nèi)核對象的封裝。適用于線程之間的同步控制，它是功能最強、使用最靈活，也最復雜的同步控制對象。

　　除了上面講述到的幾種用于實現(xiàn)線程間互斥和同步的控制對象外，MFC的線程庫中還有一個非常重要的類模塊，也即CWinThread，它是表示應用程序中的執(zhí)行線程，管理線程的創(chuàng)建、運行和銷毀，以及其它許多方面的功能（如線程優(yōu)先級、狀態(tài)等）。

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