Windows编程之线程

本笔记整理自：《Windows核心编程（第五版）》

目录

• 何为线程
• 线程的开始和结束
  • 创建线程
  • 终止线程
• 线程运行时的调度和线程优先级
  • 挂起（暂停）、恢复与睡眠
    • 挂起
    • 恢复
    • 睡眠
  • 线程切换
  • 线程优先级
    • Windows支持的线程相对优先级
    • 设置线程优先级
    • 是否启用动态提升优先级
• 获取线程信息
  • 线程句柄
  • 线程ID
  • 线程状态
  • 线程优先级
  • 线程上下文
  • 线程的运行时间
• 其他：句柄复制

何为线程

• 线程（英语：thread）是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。每一个进程至少包含一个线程。
• 主线程是以main、wmain、WinMain或wWinMain作为入口的线程。
• 线程即为程序作业的一道流程。程序（可以认为是一个进程）可以包含多个线程，这几个线程根据优先级与状态，有次序的利用CPU执行相应工作。

线程的开始和结束

创建线程

• CreateThread：Windows函数

/*
 *  include:Windows.h
 *  创建一个线程（操作系统级别的API）
 *  @params:
 *  psa : 指向 PSECURITY_ATTRIBUTES 结构体的指针。传入 NULL为默认
 *  cbStackSize : 指定线程可以为其线程栈使用多少地址空间
 *  pfnStartAddr: 线程的函数入口地址
 *  pvParam ： 函数入口的参数
 *  dwCreateFlags ： 创建线程的标志
 *  pdwThreadID ： 返回创建线程的ID
 */
 HANDLE CreateThread(
   PSECURITY_ATTRIBUTES psa,
   DWORD cbStackSize,
   PTHREAD_START_ROYTINE pfnStartAddr,
   PVOID pvParam,
   DWORD dwCreateFlags,
   PDWORD pdwThreadID
 );

 //samples:
 DWORD thread_id;
	HANDLE thread_handle;
	thread_handle = CreateThread(NULL, 2, ThreadFunc, NULL, CREATE_SUSPENDED, &thread_id);
	if (thread_handle)
		ResumeThread(thread_handle);

• _beginthreadex：C-Rumtime Library函数 (建议使用)

/*
 *  include:process.h
 *  创建一个线程（操作系统级别的API）
 *  @params:
 *  security : 安全属性， 为NULL时表示默认安全性
 *  stack_size : 线程的堆栈大小， 一般默认为0
 *  start_address: 所要启动的线程函数
 *  argilist ： 线程函数的参数， 是一个void*类型， 传递多个参数时用结构体
 *  initflag ： 新线程的初始状态，0表示立即执行，CREATE_SUSPENDED表示创建之后挂起
 *  threaddr ： 用来接收线程ID
 */
 _beginthreadex
     void *security,
    unsigned stack_size,
    unsigned(_stdcall *start_address)(void *),
    void *argilist,
    unsigned initflag,
    unsigned *threaddr
);

终止线程

• 方法（后面的三种都是“强杀”，不建议这么做）

  • 线程函数返回（最自然的一种方法，最好这么做）
  • 自身线程调用ExitThread
  • 同一个进程或另一个进程的线程调用TerminateThread
  • 包含线程的进程终止运行

• 线程函数返回

static unsigned _stdcall ThreadEnterProc(void* param)
{
    while(!IsStop)
    {
        //TO-DO
        //...
    }
    return 0; //自然退出
}

• ExitThread：线程自身调用，用于自我关闭

VOID ExitThread(DWORD dwExitCode);  //哪个线程调用此函数就意味着要关闭哪一个线程（“自杀”）

• TerminateThread：终止某线程。

注意此函数是异步的，因此就算返回了true，只能证明它响应了此操作，但不能保证线程已经停止运行

BOOL TerminateThread(HANDLE hThread,DWORD dwExitCode);

线程运行时的调度和线程优先级

挂起（暂停）、恢复与睡眠

• 创建挂起的线程，可以让我们在恢复前修改线程的属性信息。
• 线程可以自己调用函数挂起，但不能自己恢复。
• 一个线程可以最多被挂起 MAXIMUM_SUSPEND_COUNT 次
• 应用程序使用挂起操作时必须要小心，要明确知道正在进行什么操作。

挂起

/*
 *  @param:
 *  hThread:想要挂起的线程句柄
 *  @return
 *  返回线程的前一个挂起计数（注意是前一个）
 */
DWORD SuspendThread(HANDLE hThread);

恢复

/*
 *  @param:
 *  hThread:想要恢复的线程句柄
 *
 *  @return
 *  如果线程恢复成功，它将返回线程的前一个挂起计数(线程可以被多次挂起，因此这个返回值可以提示我们还要恢复几次才能获得 CPU 资源)
 *  否则，它将返回 0xFFFFFFFF
 */
DWORD ResumeThread(HANDLE hThread);

睡眠

• 调用Sleep，将使用线程自愿放弃属于它的时间片中剩下的部分
• Sleep的精确度是较低的（近似于所设定的毫秒），苏醒取决于当前系统其他线程的情况.
• 传入参数：INFINITE是在告诉系统，永远不要分配 CPU 给这个系统
• Sleep可以传递0，表示放弃时间片的剩余部分（以等待下一次轮询），CPU将让让渡给优先度相对或更高的线程。

基于上面对线程睡眠的解释，我们应该了解到，Sleep(milliseconds)并不意味着线程要暂停milliseconds。而是在milliseconds的时间内放弃占用CPU。milliseconds后此线程加入到线程待轮询队列，等待使用CPU。

/*
 *  将进程挂起dwMilliseconds的事件
 *
 *  @param
 *  dwMilliseconds : 睡眠时间
 */
DWORD Sleep(DWORD dwMilliseconds);

线程切换

• 线程切换相当于Sleep(0)，但不同的点是线程切换忽略了优先级，它可以给优先级低的线程让出CPU。
• 如果存在另一个可调度线程，那么系统会让此线程运行。
• 调用函数时，系统查看是否存在正急需 CPU 时间的饥饿线程。如果没有，SwitchToThread立即返回。如果存在，SwitchToThread则调度该线程（忽略优先级）

BOOL SwitchToThread();

线程优先级

Windows支持的线程相对优先级

相对线程优先级	符号常数	描述
time-critical	THREAD PRIORITY_ TIME CRITICAL	对于real-time优先级类，线程运行在31上;所有其他优先级运行在15
highest	THREAD_ PRIORITY_ HIGHEST	线程运行在高于normal之上一个级别
above normal	THREAD PRIORITY_ ABOVE_ NORMAL	线程运行在高于normal之上一个级别
normal	THREAD PRIORITY_ NORMAL	线程运行在进程normal级别上
below normal	THREAD PRIORITY_ BELOW_ NORMAL	线程运行在低于normal之下一一个级别
lowest	THREAD_ PRIORITY_ LOWEST	线程运行在低于normal之下两个级别
idle	THREAD_ PRIORITY_ IDLE	对于real-time优先级类，线程运行在16;所有其他优先级运行在1

设置线程优先级

BOOL SetThreadPriority(
  HANDLE hThread,
  int nPriority
);

是否启用动态提升优先级

/*
 *  启用or禁止动态提升优先级
 *
 *  @param
 *  hThread : 线程句柄
 *  bDisablePriorityBoost ： 是否禁止。TRUE为禁用，FALSE为启用。
 */
BOOL SetThreadPriorityBoost(HANDLE hThread,BOOL bDisablePriorityBoost);

获取线程信息

线程句柄

HANDLE GetCurrentThread();

线程ID

DWORD GetCurrentThreadId();

线程状态

/*
 *  @params:
 *  hThread : 线程句柄
 *  pdwExitCode ： 线程退出状态
 *
 *  Descriptions:
 *  若线程未终止，则 pdwExitCode == STILL_ACTIVE
 */
BOOL GetExitCodeThread(HANDLE hThread,PDWORD pdwExitCode);

线程优先级

//获取当前线程优先级
int GetThreadPriority(HANDLE hThread);

线程上下文

/*
 *  @Descriptions:获取当前想成上下文
 *
 *  @Notes:调用时请先挂起线程
 */
BOOL GetThreadContext(HANDLE hThread,PCONTEXT pContent);

线程的运行时间

/*
 *  @Descriptions:获取进程、线程的时间信息
 *
 *  @params:
 *  ftCreationTime :创建时间
 *  ftExitTime： 退出时间，运行时推出时间是没有定义的
 *  ftKernelTime ： 线程执行内核模式下的操作系统代码所用时间
 *  ftUserTime ： 线程执行用户代码所用时间的绝对值
 */
GetThreadTimes(GetCurrentThread(), &ftCreationTime, &ftExitTime, &ftKernelTime, &ftUserTime);

其他：句柄复制

/*
 *  注意：因为创建了一个句柄，使用计数+1，因此，当使用完成后需要调用 CloseHandle()
 */

BOOL DuplicateHandle
(
  HANDLE hSourceProcess,
  HANDLE hSource,
  HANDLE hTargetProcess,
  PHANDLE phTarget,
  DWORD dwDesiredAccess,
  BOOL bInheritHandle,
  DWORD dwOptions
);

//sample
HANDLE hCurrentThread;
DuplicateHandle(GetCurrentProcess(), GetCurrentThread(), GetCurrentProcess(), hCurrentThread, 0, FALSE, DUPLICATE_SAME_ACCESS);

//as Params And Use It,You must do:
CloseHandle(hCurrentThread);