THREAD_PRIORITY_ABOVE_NORMAL

должна соответствовать ответная команда ResumeThread. Система отчитывает количе-

ство отмененных команд с помощью счетчика прерываний. Каждая команда Suspend-

Thread инкрементирует значения счетчика, а каждая команда ResumeThread декремен-

тирует его. Обе функции возвращают предыдущее значение счетчика в виде параметра

типа DWORD. Поток возобновит свое выполнение только в том случае, если счетчик

примет значение 0.

Поток способен остановить себя, но он не в состоянии самостоятельно возобновить

свое выполнение. Однако он может на нужное время перенести себя в режим ожидание.

Команда Sleep задерживает выполнения потока, удаляя его из очереди программы-

планировщика до тех пор, пока не пройдет заданный интервал времени. Интерактивные

потоки, которые выводят определенную информацию для пользователя, часто делают

короткие паузы, чтобы дать ему время для ознакомления с результатами. Применения

режима ожидания предпочтительнее задействования "пустого" цикла, поскольку в этом

случае не используется время центрального процессора.

Для осуществления паузы в течение заданного времени поток вызывает следую-

щие функции:

VOID Sleep (DWORD dwMilliseconds);

DWORD SleepEx(DWORD dwMilliseconds,

BOOL bAlertable);

// продолжительность паузы

// TRUE - возобновить работу

// при завершении операции ввода/вывода

Расширенная функция SleepEx обычно работает совместно с функциями фонового

ввода/вывода и может использоваться для инициации команд чтения или записи, не тре-

буя их завершения. Эти операции выполняются в фоновом режиме. По завершении опе-

рации система извещает об этом пользователя, обращаясь к предусмотренной в про-

грамме процедуре обратного вызова. Фоновый ввод/вывод (или перекрывающийся

ввод/вывод далее будет рассмотрен более подробно) чаще всего применяется в интерак-

тивных программах, которые должны реагировать на команды пользователя, не преры-

вая работы со сравнительно медленными устройствами, например с накопителем на

магнитной ленте или с сетевым диском.

Параметр bAlertable функции SleepEx имеет тип Boolean. Если этот параметр равен

TRUE, система может преждевременно возобновить выполнение потока при условии,

что перекрывающаяся операция ввода/вывода завершилась до истечения заданного вре-

мени ожидания. В случае досрочного прерывания функция sleepEx возвращает значение

WAIT_IO_COMPLETION, по истечении указанного времени - значение 0.

По специальному запросу поток возвращает свои дескриптор и идентификатор.

Указанные ниже функции позволяют получить информацию о текущем потоке:

DWORD GetCurrentThreadId(VOID);

HANDLE GetCurrentThread(VOID);

Результирующее значение функции GetCurrentThreadId совпадает со значением па-

раметра lpIDThread после выполнения функции CreateThread и однозначно идентифици-

рует поток в системе. Хотя идентификатор потока нужен лишь для незначительного ко-

личества функций Win32 API, он может использоваться с целью мониторинга

системных потоков без необходимости поддерживать открытый дескриптор для каждого

потока. Открытый дескриптор защищает поток от уничтожения.

Дескриптор, полученный в результате выполнения функции GetCurrentThread,

служит для тех же целей, что и дескриптор, возвращенный функцией CreateThread. И

несмотря на то, что он может использоваться аналогично другим дескрипторам, на са-

мом деле этот параметр является псевдодескриптором. Псевдодескриптор - это специ-

альная константа, которая всегда интерпретируется системой особым образом, подобно

тому, как одиночная точка (.) в DOS всегда указывает на текущий каталог, а параметр

this в C++ определяет текущий объект. Константа - псевдодескриптор, полученная в ре-

зультате выполнения функции GetCurrentThread, указывает на текущий поток. В отличие

от настоящих дескрипторов, псевдодескриптор не может передаваться другим потокам.

Чтобы получить настоящий переносимый дескриптор потока, необходимо выполнить

следующие действия:

HANDLE hThread;

hThread = DuplicateHandle(

GetCurrentProcess(),

GetCurrentThread(),

GetCurrentProcess(),

&hThread,

0,

FALSE,

DUPLICATE_SAME_ACCESS);

// процесс-источник

// исходный дескриптор

// целевой процесс

// новый дублирующийся дескриптор

//привилегии доступа (подавляемые

// последним параметром)

// дочерние объекты не унаследуют

// дескриптор

// привилегии доступа копируются у

// исходного дескриптора

Хотя функция CloseHandle не влияет на псевдодескрипторы, дескриптор, созданный с

помощью функции DuplicateHandle, является настоящим и в конце концов должен быть

закрыт. Применение псевдодескрипторов значительно ускоряет работу функции

GetCurrentThread, поскольку в этом случае подразумевается, что поток имеет полный

доступ сам к себе, и функция возвращает результат, не заботясь о мерах безопасности.

По аналогии с тем, как Windows-программа завершается по достижении конца

функции WinMain, поток обычно прекращает свое существование при достижении кон-

ца функции, в которой был начат. Когда он достигает конца стартовой функции, система

автоматически вызывает команду ExitThread, имеющую такой синтаксис:

VOID ExitThread(DWORD dwExitCode);

Хотя операционная система вызывает функцию ExitThread автоматически, при не-

обходимости досрочного завершения потока вы можете вызвать эту функцию явным об-

разом:

DWORD ThreadFunction(LPDWORD lpdwParam)

{

HANDLE hThread = CreateThread(<параметры>);

// далее следуют стандартные операции инициализации;

// проверка наличия ошибочных условий

if (<условие возникновения ошибки>)

{

ExitThread(ERROR_CODE); // прекратить работу потока

}

// ошибки нет, работа продолжается

return(SUCCESS_CODE ); // эта строка программы

// заставляет систему вызвать функцию ExitThread

}

Параметры ERROR_CODE и SUCCESS_CODE определяются по вашему усмотре-

нию. В нашем простом примере поток нетрудно прервать с помощью команды return:

if(<условие возникновения ошибки>)

{

return(ERROR_CODE); // прекратить работу потока

}

В данном случае, команда return приводит к тому же результату, что и функция Ex-

itThread, так как при ее выполнении осуществляется неявный вызов последней. Эта

функция особенно полезна при необходимости прервать поток из любой под програм-

мы, вызываемой внутри функции типа ThreadFunction.

Когда поток завершается с помощью оператора return, 32-разрядный код заверше-

ния автоматически передается функции ExitThread. После прекращения работы потока

код его завершения может быть получен с помощью функции, приведенной ниже:

// один поток вызывает эту функцию для получения кода завершения другого потока

BOOL GetExitCodeThread(HANDLE hThread, LPDWORD lpdwExitCode);

Функция GetExitCodeThread возвращает значение FALSE в том случае, если опре-

делить код завершения помешала ошибка.

Независимо от того, как - явно или неявно (в результате выполнения оператора re-

turn) - вызывается функция ExitThread, она удаляет поток из очереди программы-

планировщика и уничтожает его стек. Однако сам объект при этом сохраняется. Поэто-

му даже после прекращения выполнения потока вы можете запросить его код заверше-

ния. По возможности дескриптор потока следует закрывать явно (с помощью функций

CloseHandle), с тем чтобы поток не занимал лишний объем памяти. При закрытии по-

следнего дескриптора система автоматически уничтожает поток. Система не может

уничтожить выполняющийся поток, даже если закрыты все его дескрипторы. В этом

случае поток будет уничтожен сразу же после завершения выполнения. Если по завер-

шении процесса остаются незакрытые дескрипторы, система закрывает их автоматиче-

ски и удаляет все "подвешенные" объекты, которые не принадлежат ни одному процес-

су.

С помощью команды ExitThread поток может остановить себя самостоятельно в

том месте программы, где это необходимо. Кроме того, один поток способен по своему

усмотрению мгновенно остановить другой поток.

// с помощью вызова этой функции один поток может остановить другой

BOOL TerminateThread (HANDLE hThread, DWORD dwExitCode);

Поток не в состоянии защитить себя от прерывания. Имея соответствующий деск-

риптор, любой объект может мгновенно остановить поток вне зависимости от его теку-

щего состояния (конечно, в том случае; если дескриптор разрешает полный доступ к по-

току). Если при вызове функции CreateThread использовать набор атрибутов

безопасности, заданный по умолчанию, то результирующий дескриптор обеспечит пол-

ные привилегии доступа к созданному потоку.

Функция TerminateThread не уничтожает стек потока, а только возвращает код его

завершения. Функции ExitThread и TerminateThread переводят объект в сигнальное со-

стояние, что служит признаком возможности запуска других потоков, ожидавших его

завершения. После выполнения любой из двух указанных функций поток продолжает

существовать в сигнальном состоянии до тех пор, пока не будут закрыты все его деск-

рипторы.

2.2.3. Синхронизация потоков

При работе с потоками необходимо иметь возможность координировать их дейст-

вия. Часто координация действий подразумевает определенный порядок выполнения

операций. Кроме функций, предназначенных для создания потоков и изменения их пла-

нового приоритета, Win32 API содержит функции, которые переводят потоки в режим

ожидания сигналов от определенных объектов, например от файлов или процессов.

Кроме того, эти функции обеспечивают поддержку некоторых специальных объектов, в

частности семафоров и исключающих семафоров.

Лучше всего проиллюстрировать применение синхронизирующих объектов можно

на примере функций, ожидающих сигнала от объекта. С помощью одного набора обоб-

щенных команд можно организовать ожидание сигналов от процессов, семафоров, ис-

ключающих семафоров, событий и некоторых других объектов. Следующая функция

ожидает поступления сигнала от указанного объекта:

DWORD WaitForSingleObject(HANDLE hObject,

DWORD dwMilliseconds);

// объект, сигнал от

// которого ожидается

// максимальное время ожидания

Функция WaitForSingleObject позволяет приостановить выполнение потока до тех

пор, пока не поступит сигнал от заданного объекта. Кроме того, в этой команде указыва-

ется максимальное время ожидания. Чтобы обеспечить бесконечное ожидание, в качест-

ве временного интервала следует задать значение INFINITE. Если объект уже доступен

или если он подает сигнал в течение заданного времени, функция WaitForSingleObject

возвращает значение 0 и выполнение потока возобновляется. Но если заданный интер-

вал времени прошел, а объект не подал сигнала, функция возвращает значение

WAIT_TIMEOUT.

Для того чтобы заставить поток ожидать сигналы сразу от нескольких объектов,

воспользуйтесь функцией WaitForMultipleObjects. Функция возвратит управление пото-

ку при поступлении сигнала либо от одного из указанных объектов, либо от всех объек-

тов вместе. В программе, управляемой событиями, должен быть задан массив объектов.

DWORD WaitForMultipleObjects(

DWORD dwNumObjects,

LPHANDLE lpHandles,

BOOL bWaitAll,

DWORD dwMilliseconds);

// количество ожидаемых объектов

// массив дескрипторов

// TRUE - ожидание сигналов

// сразу от всех объектов;

// FALSE - ожидание сигнала от

// любого из объектов

// максимальный период ожидания

Результирующее значение WAIT_TIMEOUT, опять-таки, говорит о том, что задан-

ный интервал времени прошел, а сигнал от объектов не поступил. Если флаг bWaitAll

имеет значение FALSE, соответствующее ожиданию сигнала от любого из указанных

объектов, в случае успешного завершения функция WaitForMultipleObjects возвращает

код, который указывает, от какого из элементов массива lpHandles поступил сигнал.

(Первый элемент массива соответствует значению 0, второй - значению 1 и т.д.). Если

флаг bWaitАll имеет значение TRUE, функция не возвращает результат до тех пор, пока

не будут установлены флаги всех объектов (т.е. пока не завершите выполнение всех по-

токов).

Две расширенные версии функций ожидания содержат дополнительный флаг ста-

туса оповещения, который позволяет возобновить выполнение потока, если в течение

периода ожидания были завершены асинхронные операции чтения или записи. Работу

этих функций можно представить так, как будто они просят "разбудить" их в одном из

трех случаев: если становится доступным указанный объект, если заканчивается задан-

ный период времени или если завершилось выполнение фоновой операции вво-

да/вывода.

DWORD WaitForSingleObjectEx (

HANDLE hObject,

DWORD dwMilliseconds,

BOOL bAlertable);

DWORD WaitForMultipleObjectsEx(

DWORD dwNumObjects,

LPHANDLE lpHandles,

BOOL bWaitAll,

// объект, сигнал от которого ожидается

// максимальное время ожидания

// TRUE - прекращение ожидания

// при завершении операции ввода/вывода

// количество ожидаемых объектов

// массив дескрипторов

// TRUE - ожидание сигналов

// сразу от всех объектов;

// FALSE - ожидание сигнала от

DWORD dwMilliseconds,

BOOL bAlertable);

// любого из объектов

// максимальный период ожидания

// TRUE - прекращение ожидания

// при завершении операции ввода/вывода

При успешном выполнении функции ожидания объект, сигнал от которого ожи-

дался, обычно определенным образом изменяется. Например, если поток ожидал и по-

лучил сигнал от исключающего семафора, функция восстанавливает несигнальное со-

стояние исключающего семафора, чтобы остальные потоки знали о том, что он занят.

Кроме того, функции ожидания декрементируют значение счетчика семафора и сбрасы-

вают информацию о некоторых событиях.

Функции ожидания не изменяют состояния указанного объекта до тех пор, пока не

поступит сигнал от одного или нескольких других объектов. В частности, поток не за-

хватывает исключающий семафор сразу же после поступления сигнала от него, а ожида-

ет сигналов от других объектов. Кроме того, в течение времени ожидания исключающий

семафор снова может быть захвачен другим потоком, который еще больше продлит со-

стояние ожидания.

Конечно, ожидать поступления сигнала от объекта можно лишь в том случае, если

этот объект уже создан. Начнем с создания исключающихсемафоров и семафоров, по-

скольку для работы с ними существуют параллельные API-команды, позволяющие соз-

давать и уничтожать эти объекты, захватывать их и освобождать, а также получать их

дескрипторы.

Функциям, создающим исключающиесемафоры и семафоры, нужно указать тре-

буемые привилегии доступа и начальные параметры создаваемого объекта (можно также

указать его имя, но это необязательно) [12].

HANDLE CreateMutex (

LPSECURITY_ATTRIBUTES lpsa,

сти

// необязательные атрибуты безопасно-

BOOL bInitialOwner

LPTSTR lpszMutexName)

HANDLE CreateSemaphore(

// TRUE - создатель хочет

// завладеть полученным объектом

// имя объекта

LPSECURITY_ATTRIBUTES lpsa,

//необязательные атрибуты безопасности

LONG lInitialCount,

LONG lMaxCount,

LPTSTR lpszSemName);

// исходное значение счетчика (обычно 0)

// максимальное значение

// счетчика (ограничивает число потоков)

// имя семафора (может иметь значение NULL)

Если в качестве атрибута безопасности задано значение NULL, результирующий

дескриптор получит все привилегии доступа и не будет наследоваться дочерними про-

цессами. Имена объектов являются необязательными, однако они становятся полезными

в ситуации, когда несколько процессов управляют одним и тем же объектом.

Если флагу bInitialOwner присвоить значение TRUE, поток сразу после создания

объекта завладеет им. Созданный исключающий семафор не станет подавать сигналы до

тех пор, пока поток не освободит его.

В отличие от исключающего семафора, который может принадлежать только од-

ному потоку, неисключающий семафор остается в сигнальном состоянии до тех пор, по-

ка его счетчик захватов не получит значения iMaxCount. Если другие потоки в этот мо-

мент попытаются завладеть семафором, они будут приостановлены до тех пор, пока

счетчик захватов не будет декрементирован до значения ниже максимального.

Пока семафор (или исключающий семафор) существует, поток взаимодействует с

ним посредством операций захвата и освобождения. Для захвата любого объекта поток

вызывает функцию WaitForSingleObject (или одну из ее разновидностей). Завершив вы-

полнение задачи, которая синхронизировалась захваченным объектом, поток освобож-

дает этот объект с помощью одной из следующих функций:

BOOL ReleaseMutex(HANDLE hMutex);

BOOL ReleaseSemaphore(

HANDLE hSemaphore,

LONG lRelease,

LPLONG lplPrevious);

// величина, на которую

// инкрементируется значение счетчика

// при освобождении объекта (обычно 1)

// переменная, которой присваивается

// предыдущее значение счетчика

При освобождении семафора: или исключающего семафора значение счетчика за-

хватов инкрементируется. Значение счетчика, превышающее 0, воспринимается систе-

мой как сигнал объекта ожидающим его потокам.

Освободить исключающий семафор может только тот поток, который завладел им.

Однако любой поток может вызвать функцию ReleaseSemaphore, которая инкрементиру-

ет значение счетчика захватов обычного семафора вплоть до его максимального значе-

ния. Изменение значения счетчика дает возможность в процессе выполнения программы

произвольным образом задать количество потоков, которые могут завладеть семафором.

Обратите внимание, что функция CreateSemaphore позволяет при создании нового сема-

фора присвоить его счетчику значение, меньшее максимального. Например, при разра-

ботке нового семафора его счетчику можно задать начальное значение 0. Такой прием

позволит заблокировать все потоки до тех пор, пока программа не произведет инициали-

зацию, а затем не увеличит значение счетчика с помощью команды ReleaseSemaphore.

Не забывайте вовремя освобождать синхронизирующие объекты. Не задав макси-

мального времени ожидания и забыв освободить исключающий семафор, вы заблоки-

руете все ожидающие его потоки.

Поток может ожидать несколько сигналов от одного и того же объекта, не будучи

заблокированным, однако после завершения каждого из процессов ожидания необходи-

мо, выполнять операцию освобождения. Это требование справедливо для семафоров,

исключающих семафоров и критических разделов.