c++ - 非阻塞线程同步

Question

我有一个带有按钮和一些其他控件的对话框。

当按下该按钮时，会生成一个工作线程。

为了便于讨论，我们只说线程函数做的工作很长。

每次单击按钮时，都会产生新的线程并执行它的操作。

对话框在工作线程执行它们的工作时不应该被阻塞，因为用户应该能够最小化它，点击其他控件等等。

在维基百科上，我找到了一个术语lock-free algorithm，它指的是非阻塞线程同步。

这就是我对非阻塞线程同步感兴趣的原因。我相信这将确保我需要的行为。

我是多线程的新手，但我确实在这里找到了一些关于它的文章/回答了问题，并阅读了关于它的 Microsoft 文档。

其中大部分使用以下算法:

1.

主线程声明一个 volatile 变量(通常是 int 或 bool )并将其传递给工作线程。工作线程在循环中检查变量，如果未设置为指示其终止，则继续执行其工作。当需要终止时，父线程设置变量。

2.

Microsoft 的网站上还有大量关于同步的文档。在那里，我发现了互斥锁、临界区、互锁等等。

这些问题是它们总是阻塞父线程(通常使用 WaitForSingleObject 或 WaitForMultipleObjects API)，直到工作线程完成。

另外，在这里搜索时，我发现了一个最近的问题 ( Abort thread properly when dialog box close button is clicked )，它帮助我开始了。

为了解决我的问题，我将把这个问题分成多个问题，并分别发布，以尊重 StackOverflow 的规则。

所以我现在的第一个问题是:

我应该使用哪种 API/算法来实现非阻塞线程同步，这将帮助我实现上述对话框的行为？

如果可能的话，我也希望能链接到教程或代码示例，因为我在 Google 上运气不好(另外，开发人员通过代码/伪代码学习得最好)。

我将在下面展示我对这些代码片段的初步尝试，以防它们被证明是有用的:

   // thread function

   DWORD WINAPI MyThread()
   {
       int result = 0;

       // do something

       if( /** everything is OK **/ )
           return result;
       else
       {
           result = 1; 

           return result;
       }
   }

现在对话框:

  // button clicked handler

  case IDC_BUTTON1:
        {
            // create thread

            DWORD tID;

            HANDLE th = CreateThread( NULL , 0 , 
                        (LPTHREAD_START_ROUTINE)MyThread , 
                        NULL , 0 , &tID );

            if( !th )
                EndDialog( hWnd, IDCANCEL );

            CloseHandle( th );
         }
         break;

   case IDCANCEL:

         EndDialog( hWnd, IDCANCEL );

         break;

此时，当我运行程序、激活对话框并单击按钮时，工作线程就会启动，如果我等待它完成就可以了。

然而，如果我提前关闭对话框，我的问题的性质与我在这里发现的问题相同(我认为 IDCANCEL 处理程序中的 WaitForMultipleObjects 可以部分解决这个问题，但我会把它留到另一篇文章)。

编辑#1:

我发布了新代码，以反射(reflect)我的进步和遇到的问题。

重要提示:

我没有启动多个线程，而是隐藏了启动线程的按钮，一旦按下它。

这意味着用户必须等待第一个线程完成，然后他/她才能激活第二个线程。

这样做是为了更容易调试。

定义了自定义消息以指示线程是正常退出还是发生错误。

    #define WM_THREAD_OK      ( WM_APP + 1 )

    #define WM_THREAD_ERROR   ( WM_APP + 2 )

添加了将传递给线程的数据结构，以便它可以与对话框通信，因此可以正确中止

    struct Data
    {
        HWND hwnd;

        bool bContinue;
    };

重新设计线程函数以将消息发送到对话框，以便它可以通知对话框有关错误或正常结束。

新代码(这是基于 Charles Petzold-Programming Windows 第五版一书中的示例):

   // thread function

   DWORD WINAPI MyThread( LPVOID lpvoid )
   {

       HRESULT hr;

       volatile Data *data = ( Data* )lpvoid;

       try
       {
          for( int i = 0; i < 10 && data->bContinue; i++ )
          {
              hr = // do something

              if( FAILED(hr) )
                  throw _com_error(hr);
          }

          // once you leave loop, check if thread was aborted, or all was well

          if( ! ( data->bContinue ) )
          {
              // thread was aborted, do cleanup and exit

              // cleanup

              return 0;
          }

          // if all went well, do cleanup, and "say" so to the dialog box

          // do cleanup here

          SendMessage( data->hwnd, WM_THREAD_OK, 0, 0 );

          return 0; // exit gracefully
       }
       catch( _com_error & )
       {
           // do cleanup

           SendMessage( data->hwnd, WM_THREAD_ERROR, 0, 0 );

           return 1;
       }
   }

这是对话框的新代码(注意:对话框现在是无模式的):

  static Data data;

  HANDLE th = NULL;

  // button clicked handler

  case IDC_BUTTON1:
        {
            // create thread

            DWORD tID;

            th = CreateThread( NULL , 0 , 
                        (LPTHREAD_START_ROUTINE)MyThread , 
                        (LPVOID)&data, 0 , &tID );

            if( !th )
                DestroyWindow( hwnd );

            // hide the button which activates thread

            ShowWindow( GetDlgItem( hwnd, IDC_BUTTON1 ), SW_HIDE );
         }
         break;

   case WM_THREAD_OK:

     if( th )
         CloseHandle( th );

         ShowWindow( GetDlgItem( hwnd, IDC_BUTTON1 ), SW_SHOW );

     break;

   case WM_THREAD_ERROR:

       if( th )
           CloseHandle( threadHandle );

       MessageBox( hwnd, L"Error", L"Error", MB_ICONERROR );

       break;

   case IDCANCEL:

         data.bContinue = false; // set thread abortion flag

         if( th )
         {
            // after I comment out below statement, thread aborts properly

            // WaitForSingleObject( th, INFINITE );

            CloseHandle( th );
         }

         DestroyWindow( hwnd ); // dialog box is now modeless one!

         break;

我的问题是:这段代码有没有错误？能否改进，如何改进？

谢谢。

Answer 1

你不需要无锁同步。只需启动线程并让它们在完成时向对象发出信号。如果您不想阻塞 UI 线程，请对同步句柄执行非阻塞调用

即

WaitForMultipleObjects(n,lpHandles, 0, 0);

如果对象没有发出信号，最后一个 0 表示返回而不是等待