【MFC多线程编程】：VS2022实例演练及性能优化策略


参考资源链接：[VS2022/MFC编程入门教程：可视化窗口开发](https://wenku.csdn.net/doc/5ev60exs97?spm=1055.2635.3001.10343)
# 1. MFC多线程编程概述

## 1.1 什么是多线程编程？
多线程编程是一种编程范式，它允许多个线程同时运行，提高程序执行效率，充分利用多核处理器的优势。在MFC（Microsoft Foundation Classes）中，开发者可以利用其提供的类和方法来进行多线程编程，从而创建更为响应快速和并发能力强大的应用程序。

## 1.2 MFC中的多线程编程
MFC作为一套封装了Windows API的C++类库，提供了对多线程编程的支持。它封装了线程的创建、管理、同步和通信等复杂操作，使开发者能够更加专注于业务逻辑的实现。MFC多线程编程涉及的主要类包括CWinThread和相关同步对象如临界区、互斥量等。

## 1.3 多线程编程的重要性
在现代应用开发中，尤其是服务器端应用和用户界面程序，多线程编程是不可或缺的。通过合理设计多线程程序，可以有效提高资源利用率，提升用户交互体验，以及实现更为复杂的业务逻辑。下一章将详细介绍如何在MFC中创建和管理线程。

# 2. 创建和管理线程

### 2.1 线程的创建和启动

线程是程序中的一个执行流，每个线程都有自己的调用栈和程序计数器。在多线程编程中，创建和启动线程是进行并发操作的首要步骤。这一小节中，我们将探讨如何在MFC（Microsoft Foundation Classes）中创建线程，并让其开始执行任务。

#### 2.1.1 线程创建的基本方法

在MFC中创建线程有两种主要方式：继承CWinThread类以及使用_beginthreadex函数。继承CWinThread类是MFC框架提供的面向对象的方法，而_beginthreadex函数是标准C++中的线程创建函数。

1. **继承CWinThread类：**
CWinThread是MFC提供的一个抽象基类，用于封装线程的执行函数。派生子类并重写其`InitInstance`和`ExitInstance`方法，然后创建一个类的实例并调用其`CreateThread`方法是创建线程的常用方式。

   class CMyThread : public CWinThread
   {
   public:
       virtual BOOL InitInstance()
       {
           // 在这里放置线程执行的代码
           return TRUE;
       }

       virtual int ExitInstance()
       {
           // 在这里处理线程退出前的清理工作
           return 0;
       }
   };

   int _tmain(int argc, TCHAR* argv[], TCHAR* envp[])
   {
       CMyThread myThread;
       myThread.CreateThread(); // 启动线程
       myThread.Idle(); // 让线程执行
       return 0;
   }

2. **使用_beginthreadex函数：**
`_beginthreadex`函数提供了一种非面向对象的线程创建方法。它允许用户创建一个新线程并返回一个句柄，这个句柄可以用来进行线程的管理和同步。

   unsigned int __stdcall MyThreadFunc(void* pParam)
   {
       // 在这里放置线程执行的代码
       return 0;
   }

   int _tmain(int argc, TCHAR* argv[], TCHAR* envp[])
   {
       HANDLE hThread = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, MyThreadFunc, NULL, 0, NULL);
       if (hThread != NULL)
       {
           WaitForSingleObject(hThread, INFINITE);
           CloseHandle(hThread);
       }
       return 0;
   }

#### 2.1.2 线程参数传递和启动流程

在多线程编程中，经常需要向线程函数传递参数。两种方法的参数传递和启动流程略有不同，但都能有效地向线程函数传递信息。

1. **在继承CWinThread的方法中传递参数：**
可以重写`InitInstance`函数，在其中接收参数。通过构造函数或者成员函数将参数传递给线程对象，然后在`InitInstance`中使用这些参数。

2. **在使用_beginthreadex的方法中传递参数：**
使用_beginthreadex函数时，可以将参数直接传递给线程函数`MyThreadFunc`。这些参数将作为`void*`类型传递，在线程函数内部需要进行相应的类型转换。

### 2.2 线程的同步与通信

线程同步是多线程编程中的一个重要方面，它确保了线程能够协调执行，避免竞态条件的发生。而线程通信则是线程间共享信息的方式，包括数据共享和信号传递等。

#### 2.2.1 临界区和互斥量的使用

临界区（CRITICAL_SECTION）和互斥量（Mutex）是两种常用的同步机制，它们用于保证某一时间只有一个线程能访问特定的资源。

1. **临界区：**
临界区对象是同步线程访问共享资源的一种方法。一个进入临界区的线程将阻止其他线程进入该临界区，直到它离开为止。

   CRITICAL_SECTION cs;
   InitializeCriticalSection(&cs);
   // 在访问共享资源前
   EnterCriticalSection(&cs);
   // 访问共享资源的代码
   LeaveCriticalSection(&cs);
   // 在不再需要时
   DeleteCriticalSection(&cs);

2. **互斥量：**
互斥量是一种比临界区更广泛使用的同步机制，它不仅可以实现线程之间的同步，还可以在不同进程之间同步。

   HANDLE hMutex = CreateMutex(NULL, FALSE, NULL);
   // 等待互斥量
   WaitForSingleObject(hMutex, INFINITE);
   // 访问共享资源的代码
   // 释放互斥量
   ReleaseMutex(hMutex);
   CloseHandle(hMutex);

#### 2.2.2 事件和信号量的同步机制

事件（Event）和信号量（Semaphore）用于线程间的通知和同步。一个事件可以用来指示一个线程是否完成了某项任务，而信号量用于限制对资源的访问量。

1. **事件（Event）：**
事件可以处于两种状态之一：有信号或无信号。当事件被设置为有信号状态时，等待该事件的线程可以继续执行。

   HANDLE hEvent = CreateEvent(NULL, TRUE, FALSE, NULL);
   // 设置事件为有信号状态
   SetEvent(hEvent);
   // 等待事件
   WaitForSingleObject(hEvent, INFINITE);
   // 在不再需要时
   CloseHandle(hEvent);

2. **信号量（Semaphore）：**
信号量维护一个内部计数器，表示允许访问资源的线程数量。当线程需要访问资源时，它会尝试减少计数器。如果计数器已到零，则线程必须等待。

   HANDLE hSemaphore = CreateSemaphore(NULL, 3, 3, NULL);
   // 等待信号量
   WaitForSingleObject(hSemaphore, INFINITE);
   // 访问资源的代码
   // 释放信号量
   ReleaseSemaphore(hSemaphore, 1, NULL);
   CloseHandle(hSemaphore);

### 2.3 线程的挂起、恢复与终止

在多线程编程中，有时需要控制线程的执行状态，包括挂起（暂停）、恢复和终止线程。正确管理线程的生命周期对于维护程序的稳定性和响应性至关重要。

#### 2.3.1 控制线程挂起和恢复的策略

挂起线程可以让它暂时停止执行。恢复线程则让挂起的线程重新开始执行。在MFC中，可以通过调用相应的方法来控制线程的挂起和恢复。

1. **使用SuspendThread和ResumeThread函数：**
这两个函数分别用于挂起和恢复一个线程。但是要谨慎使用，因为频繁的挂起和恢复线程可能会导致死锁。

   HANDLE hThread = ...; // 线程句柄
   SuspendThread(hThread); // 挂起线程
   ResumeThread(hThread); // 恢复线程

#### 2.3.2 线程终止的正确方法和注意事项

线程的终止需要确保所有资源被正确释放，并且线程的结束不会导致程序崩溃或数据损坏。在MFC中，应该避免使用`TerminateThread`函数来直接终止线程，而是应该让线程自行完成执行流程。

1. **让线程自然结束：**
最好是让线程自行完成其任务，执行完`ExitInstance`方法后自然结束。

2. **使用事件通知线程结束：**
如果需要让线程安全地结束，可以设置一个事件或者共享