在學(xué)習(xí)VBA的過程中,有三塊內(nèi)容基本不會(huì)觸及到,1、是編譯器(和宏定義);2、指針;3、多線程
接下來我們要談的是多線程的內(nèi)容。即在vba中如何使用多線程?
第一部分 理解多線程的基本概念:
當(dāng)前流行的Windows操作系統(tǒng)能同時(shí)運(yùn)行幾個(gè)程序(獨(dú)立運(yùn)行的程序又稱之為進(jìn)程),對(duì)于同一個(gè)程序,它又可以分成若干個(gè)獨(dú)立的執(zhí)行流,我們稱之為線程,線程提供了多任務(wù)處理的能力。用進(jìn)程和線程的觀點(diǎn)來研究軟件是當(dāng)今普遍采用的方法,進(jìn)程和線程的概念的出現(xiàn),對(duì)提高軟件的并行性有著重要的意義,F(xiàn)在的大型應(yīng)用軟件無一不是多線程多任務(wù)處理,單線程的軟件是不可想象的。因此掌握多線程多任務(wù)設(shè)計(jì)方法對(duì)每個(gè)程序員都是必需要掌握的。
一、了解線程
要講解線程,不得不說一下進(jìn)程,進(jìn)程是應(yīng)用程序的執(zhí)行實(shí)例,每個(gè)進(jìn)程是由私有的虛擬地址空間、代碼、數(shù)據(jù)和其它系統(tǒng)資源組成。進(jìn)程在運(yùn)行時(shí)創(chuàng)建的資源隨著進(jìn)程的終止而死亡。線程的基本思想很簡(jiǎn)單,它是一個(gè)獨(dú)立的執(zhí)行流,是進(jìn)程內(nèi)部的一個(gè)獨(dú)立的執(zhí)行單元,相當(dāng)于一個(gè)子程序。單獨(dú)一個(gè)執(zhí)行程序運(yùn)行時(shí),缺省地包含的一個(gè)主線程,主線程以函數(shù)地址的形式出現(xiàn),提供程序的啟動(dòng)點(diǎn),如main()或WinMain()函數(shù)等。當(dāng)主線程終止時(shí),進(jìn)程也隨之終止。根據(jù)實(shí)際需要,應(yīng)用程序可以分解成許多獨(dú)立執(zhí)行的線程,每個(gè)線程并行的運(yùn)行在同一進(jìn)程中。
一個(gè)進(jìn)程中的所有線程都在該進(jìn)程的虛擬地址空間中,使用該進(jìn)程的全局變量和系統(tǒng)資源。操作系統(tǒng)給每個(gè)線程分配不同的CPU時(shí)間片,在某一個(gè)時(shí)刻,CPU只執(zhí)行一個(gè)時(shí)間片內(nèi)的線程,多個(gè)時(shí)間片中的相應(yīng)線程在CPU內(nèi)輪流執(zhí)行,由于每個(gè)時(shí)間片時(shí)間很短,所以對(duì)用戶來說,仿佛各個(gè)線程在計(jì)算機(jī)中是并行處理的。操作系統(tǒng)是根據(jù)線程的優(yōu)先級(jí)來安排CPU的時(shí)間,優(yōu)先級(jí)高的線程優(yōu)先運(yùn)行,優(yōu)先級(jí)低的線程則繼續(xù)等待。
線程被分為兩種:用戶界面線程和工作線程(又稱為后臺(tái)線程)。用戶界面線程通常用來處理用戶的輸入并響應(yīng)各種事件和消息,其實(shí),應(yīng)用程序的主執(zhí)行線程對(duì)象就是一個(gè)用戶界面線程,當(dāng)應(yīng)用程序啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)創(chuàng)建和啟動(dòng),同樣它的終止也意味著該程序的結(jié)束,進(jìn)程終止。工作線程用來執(zhí)行程序的后臺(tái)處理任務(wù),比如計(jì)算、調(diào)度、對(duì)串口的讀寫操作等,對(duì)它來說最重要的是如何實(shí)現(xiàn)工作線程任務(wù)的運(yùn)行控制函數(shù)。工作線程和用戶界面線程啟動(dòng)時(shí)要調(diào)用同一個(gè)函數(shù)的不同版本;最后需要讀者明白的是,一個(gè)進(jìn)程中的所有線程共享它們父進(jìn)程的變量,但同時(shí)每個(gè)線程可以擁有自己的變量。
歸納總結(jié):
什么是進(jìn)程?
當(dāng)一個(gè)程序開始運(yùn)行時(shí),它就是一個(gè)進(jìn)程,進(jìn)程包括運(yùn)行中的程序和程序所使用到的內(nèi)存和系統(tǒng)資源。 而一個(gè)進(jìn)程又是由多個(gè)線程所組成的。
什么是線程?
線程是程序中的一個(gè)執(zhí)行流,每個(gè)線程都有自己的專有寄存器(棧指針、程序計(jì)數(shù)器等),但代碼區(qū)是共享的,即不同的線程可以執(zhí)行同樣的函數(shù)。
什么是多線程?
多線程是指程序中包含多個(gè)執(zhí)行流,即在一個(gè)程序中可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)不同的線程來執(zhí)行不同的任務(wù),也就是說允許單個(gè)程序創(chuàng)建多個(gè)并行執(zhí)行的線程來完成各自的任務(wù)。
多線程的好處:
可以提高CPU的利用率。在多線程程序中,一個(gè)線程必須等待的時(shí)候,CPU可以運(yùn)行其它的線程而不是等待,這樣就大大提高了程序的效率。
多線程的不利方面:
線程也是程序,所以線程需要占用內(nèi)存,線程越多占用內(nèi)存也越多; 多線程需要協(xié)調(diào)和管理,所以需要CPU時(shí)間跟蹤線程; 線程之間對(duì)共享資源的訪問會(huì)相互影響,必須解決競(jìng)用共享資源的問題; 線程太多會(huì)導(dǎo)致控制太復(fù)雜,最終可能造成很多Bug;
二、線程的管理和操作
(一)線程的啟動(dòng)
(二)線程的優(yōu)先級(jí)
(三)線程的懸掛和恢復(fù)
(四)結(jié)束線程
三、線程之間的通信
通常情況下,一個(gè)次級(jí)線程要為主線程完成某種特定類型的任務(wù),這就隱含著表示在主線程和次級(jí)線程之間需要建立一個(gè)通信的通道。一般情況下,有下面的幾種方法實(shí)現(xiàn)這種通信任務(wù):使用全局變量、使用事件對(duì)象、使用消息。這里我們主要介紹后兩種方法。
。1) 利用用戶定義的消息通信
在Windows程序設(shè)計(jì)中,應(yīng)用程序的每一個(gè)線程都擁有自己的消息隊(duì)列,甚至工作線程也不例外,這樣一來,就使得線程之間利用消息來傳遞信息就變的非常簡(jiǎn)單。
對(duì)于工作者線程,如果它的設(shè)計(jì)模式也是消息驅(qū)動(dòng)的,那么調(diào)用者可以向它發(fā)送初始化、退出、執(zhí)行某種特定的處理等消息,讓它在后臺(tái)完成。在控制函數(shù)中可以直接使用::GetMessage()這個(gè)SDK函數(shù)進(jìn)行消息分檢和處理,自己實(shí)現(xiàn)一個(gè)消息循環(huán)。GetMessage()函數(shù)在判斷該線程的消息隊(duì)列為空時(shí),線程將系統(tǒng)分配給它的時(shí)間片讓給其它線程,不無效的占用CPU的時(shí)間,如果消息隊(duì)列不為空,就獲取這個(gè)消息,判斷這個(gè)消息的內(nèi)容并進(jìn)行相應(yīng)的處理。
(2)用事件對(duì)象實(shí)現(xiàn)通信
在線程之間傳遞信號(hào)進(jìn)行通信比較復(fù)雜的方法是使用事件對(duì)象,用MFC的Cevent類的對(duì)象來表示。事件對(duì)象處于兩種狀態(tài)之一:有信號(hào)和無信號(hào),線程可以監(jiān)視處于有信號(hào)狀態(tài)的事件,以便在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候執(zhí)行對(duì)事件的操作。
四、線程之間的同步
前面我們講過,各個(gè)線程可以訪問進(jìn)程中的公共變量,所以使用多線程的過程中需要注意的問題是如何防止兩個(gè)或兩個(gè)以上的線程同時(shí)訪問同一個(gè)數(shù)據(jù),以免破壞數(shù)據(jù)的完整性。保證各個(gè)線程可以在一起適當(dāng)?shù)膮f(xié)調(diào)工作稱為線程之間的同步。
(1) 臨界區(qū)
臨界區(qū)是保證在某一個(gè)時(shí)間只有一個(gè)線程可以訪問數(shù)據(jù)的方法。使用它的過程中,需要給各個(gè)線程提供一個(gè)共享的臨界區(qū)對(duì)象,無論哪個(gè)線程占有臨界區(qū)對(duì)象,都可以訪問受到保護(hù)的數(shù)據(jù),這時(shí)候其它的線程需要等待,直到該線程釋放臨界區(qū)對(duì)象為止,臨界區(qū)被釋放后,另外的線程可以強(qiáng)占這個(gè)臨界區(qū),以便訪問共享的數(shù)據(jù)。臨界區(qū)對(duì)應(yīng)著一個(gè)CcriticalSection對(duì)象,當(dāng)線程需要訪問保護(hù)數(shù)據(jù)時(shí),調(diào)用臨界區(qū)對(duì)象的Lock()成員函數(shù);當(dāng)對(duì)保護(hù)數(shù)據(jù)的操作完成之后,調(diào)用臨界區(qū)對(duì)象的Unlock()成員函數(shù)釋放對(duì)臨界區(qū)對(duì)象的擁有權(quán),以使另一個(gè)線程可以奪取臨界區(qū)對(duì)象并訪問受保護(hù)的數(shù)據(jù)。同時(shí)啟動(dòng)兩個(gè)線程,它們對(duì)應(yīng)的函數(shù)分別為WriteThread()和ReadThread(),用以對(duì)公共數(shù)組組array[]操作
(2)互斥
互斥與臨界區(qū)很相似,但是使用時(shí)相對(duì)復(fù)雜一些,它不僅可以在同一應(yīng)用程序的線程間實(shí)現(xiàn)同步,還可以在不同的進(jìn)程間實(shí)現(xiàn)同步,從而實(shí)現(xiàn)資源的安全共享;コ馀cCmutex類的對(duì)象相對(duì)應(yīng),使用互斥對(duì)象時(shí),必須創(chuàng)建一個(gè)CSingleLock或CMultiLock對(duì)象,用于實(shí)際的訪問控制,因?yàn)檫@里的例子只處理單個(gè)互斥,所以我們可以使用CSingleLock對(duì)象,該對(duì)象的Lock()函數(shù)用于占有互斥,Unlock()用于釋放互斥。
(3)信號(hào)量
信號(hào)量的用法和互斥的用法很相似,不同的是它可以同一時(shí)刻允許多個(gè)線程訪問同一個(gè)資源,創(chuàng)建一個(gè)信號(hào)量需要用Csemaphore類聲明一個(gè)對(duì)象,一旦創(chuàng)建了一個(gè)信號(hào)量對(duì)象,就可以用它來對(duì)資源的訪問技術(shù)。要實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)處理,先創(chuàng)建一個(gè)CsingleLock或CmltiLock對(duì)象,然后用該對(duì)象的Lock()函數(shù)減少這個(gè)信號(hào)量的計(jì)數(shù)值,Unlock()反之。