UI线程和工作者线程

本文转载于：http://blog.csdn.net/libaineu2004/article/details/40398405

1、线程分为UI线程和工作者线程，UI线程有窗口，窗口自建了消息队列，这个UI线程维护“消息队列”，“消息队列”是界面线程和工作者线程的最大区别。所以有用户界面的一般称为UI线程，没有界面的称之为工作者线程，UI线程因为有界面，所以系统会给它维护一个消息队列，工作者线程就没有消息队列。

UI线程又叫界面线程，能够响应操作系统的特定消息，包括界面消息、鼠标键盘消息、自定义消息等，是在普通的worker线程基础上加上消息循环来实现的，在这个消息循环上不断地获取操作系统或其他线程派发过来的消息(就是个线程里面执行for循环的主)，再根据这个消息找到对应的消息处理对象/函数，如果暂时没有消息需要处理就让线程等待，让出CPU时间片，以此表现出该线程一直“在线”的状态，直到某一特定退出消息结束线程。

worker线程又叫工作者线程，为了不影响UI线程的长时间任务处理导致的界面操作阻塞，提升用户体验，开以考虑开辟一个worker线程来完成复杂的任务，任务处理完后可以让它立即退出也可以让它继续等待新的任务，看具体需要。一个处理完任务后不退出而处于等待状态的worker线程其实跟UI线程已经没多大区别了，在worker线程也可以自己实现一个任务队列，然后不断地获取任务来达到UI线程的效果。

2、工作者线程原本是没有消息队列,但是你可以强制加一个,一般只要你的线程中出现了GDI的调用就会出现一个消息队列,线程中如果调用了GetMessage(),就可以强制加入了一个消息循环,系统就会给该线程加一个消息队列,同样用PeekMessage()也可以强制系统加入一个消息队列.工作者线程的消息传递是通过PostThreadMessage函数发送的。即：工作线程函数里面如果调用了有关消息的函数，操作系统自动为工作线成创建消息队列。

3、所谓的UI线程有窗口，窗口自建了消息队列。所谓的工作者线程初始状态没有自建消息队列。

4、UI线程消息处理过程

只有在使用MFC框架时才有UI线程和工作者线程之分。UI线程与工作者线程的区别是操作系统为UI线程创建并维护了一个消息队列。
其实线程在创建时（无论是API还是MFC），都是工作者线程。当线程调用发送消息或提取消息或图形用户界面相关的函数时，系统才为其创建一个消息队列和THREADINFO结构，这时的线程才称为UI线程。
VC开发的控制台程序的主线程是工作线程，其他程序的主线程为UI线程。_beginthreadex/CreateThread等函数创建的线程默认为工作线程，AfxBeginThread可以根据参数创建工作者线程和UI线程。
 
（1） 从用户输入到系统消息队列
操作系统会监视计算机的键盘和鼠标等输入设备，为每一个输入事件生成一个消息，将消息统一临时放到“系统消息队列”内。其中消息的窗口句柄由系统根据鼠标或光标所在区域计算出的。
 
（2） 从系统消息队列到线程消息队列
系统有专门的线程负责从系统消息队列中取出消息，根据消息的目标对象（窗口句柄），将消息投递到创建它的UI线程对应的消息队列中。每个UI线程有且仅有一个消息队列。
 
（3 ）UI线程处理消息
UI线程启动一个消息循环（Message Loop），每次从本线程所对应的消息队列中取出一条消息，然后根据消息所包容的信息，将其转发给特定的窗体对象，此窗体对象所对应的“窗体过程”函数被调用以处理这些消息。
    MSG msg; // 代表一条消息
    BOOL bRet;
    // 从UI线程消息队列中取出一条消息
    while( (bRet = GetMessage( &msg, NULL, 0, 0 )) != 0)
    {
        if (bRet == -1)
        {
            // 错误处理代码，通常是直接退出程序
        }
        else
        {
            TranslateMessage(&msg); // 转换消息格式
            DispatchMessage(&msg); // 分发消息给相应的窗体
        }
    }
 
GetMessage()等到有消息才返回，peekmessage()则马上返回消息或空值；GetMessage()获得消息后从队列中删除（WM_PAINT除外），peekmessage()则根据参数PM_NOREMOVE或PM_REMOVE来决定要不要删除。
TranslateMessage()函数主要用于将WM_KEYDOWN和WM_KEYUP消息转换WM_CHAR消息。所以如果要截获WM_KEYDOWN和WM_KEYUP消息，需要重载窗体类的PreTranslateMessage()函数进行分析。
DispatchMessage()函数根据取出的消息中所包含的窗体句柄，将这一消息转发给引此句柄所对应的窗体对象。负责响应消息的函数称为窗体过程（Window Procedure）。如果需要自定义处理，则重载窗体类的DefWindowProc()函数。窗体过程是一个函数，每个窗体一个，形式如下：
LRESULT CALLBACK MainWndProc(……)
    {
        //……
        switch (uMsg) // 依据消息标识符进行分类处理
        {
            case WM_CREATE:
                // 初始化窗体.
                return 0;
            case WM_PAINT:
                // 绘制窗体
                return 0;
            //
            // 处理其他消息
            //
            default:
                // 转去调用系统默认的消息处理函数
                return DefWindowProc(hwnd, uMsg, wParam, lParam);
        }
        //……
    }

http://blog.csdn.net/hebezai/article/details/10383323

也谈谈我对UI线程和worker线程的理解

不管在什么操作系统，UI线程与worker线程协同工作不可避免地都会面对线程同步执行的问题，这里同步执行不是“对象状态同步”的概念，而是将线程执行“串行化”，比如线程A要执行后续的代码段之前先要等待线程B完成某一特定任务，当然，也可以通过“对象状态同步”的方式来达到这个效果，只是会比较麻烦一点。

以windows系统为例，当worker线程处理完结果后，需要把结果返回给UI线程，好让界面能够更新显示最新的状态，有这么几种方式：
    1.直接在worker线程执行处调用API::SendMessage，把消息和附带参数发往UI线程的消息队列，让UI线程从挂起状态恢复成执行态后从消息泵获取处理，如果当前消息泵没有其他消息，则立即处理此消息，否则需等待其他消息处理完后轮到它才执行，而此时worker线程处于等待消息处理的状态，UI线程处理完消息后，它才继续往下执行；
    2.直接在worker线程执行处调用API::PostMessage，与SendMessage一样，只不过，这是worker线程不等待处理结果，继续往下走，又叫异步方式。如果PostMessage有附带参数，这时就得谨慎处理了，就像普通的线程异步处理一样，对象必须加锁解锁，除非这个附带参数是临时从堆上分配的对象，由UI线程处理完消息前负责释放，但是这又涉及到模块之间的内存申请、释放问题，搞不好，程序直接core dump。
    3.worker线程直接把结果存放于UI线程能访问的某一处，等到UI线程执行到需要用到该结果时才访问，也要对这个对象进行加锁解锁，搞不好容易死锁。

以上3中方法，不管是哪种，处理起来都很麻烦，尽管第一种方式相对比较简单，可是写起代码来还是觉得繁琐，要先定义一个双方认识的消息（还得考虑该消息会不会冲突，是否考虑使用RegisterWindowMessage），定义好消息处理函数，然后添加消息映射宏，而且代码看起来不如顺序执行那么流畅，维护代码时要在这些地方跳来跳去，且还不论有多种同步消息需要同步，时间久了，只会越来越难维护。

接触这种线程“伪同步”一段时间后，自然而然对这种方式反感，开始思考一个问题：为什么操作系统不提供一个线程切换的API供调用，这样多省事啊。等待认真了解线程工作原理后，才发现这想法太天真了。

通常一个线程得以被操作系统调度运行，是因为符合当前优先级配置，且该线程尚有代码需要执行（这样说貌似也不太合理，想不出来），最直观的就是函数调用（不管全局函数也好、构造函数也好。。。），既然是函数调用那肯定有参数、变量入栈出栈，每个线程被挂起后，为了恢复执行后能够之前的状态下继续执行，就必然是一个线程对应一个线程栈，以此线程间互不干扰，各自在自己的一亩三分地上干活。这时再考虑线程“串行化”的问题，如果系统要提供线程切换的API，那么worker线程需要与UI线程同步时就必须让UI线程切换到worker线程拥有的线程栈上来，否则如何访问worker线程中的那些变量、参数，UI线程切换过来后，之前保留的现场又该怎么处理，如果栈是可拷贝的，那UI线程把它拷贝过来后置于栈顶，那栈可用空间不够大怎么办。此外还有种种我这水平未能触及的原因，发现真要这么做的话，这代价实在太高了，还不能保证如预期那样进行。