Лабораторна робота № 2. Розробка багатопотокових застосувань

Мета: Програмна реалізація багатопотокових застосувань в операційній системі Windows.

Завдання:

1. Вивчення теоретичного матеріалу з управління потоками.

2. Складання алгоритму програми.

3. Програмна реалізація.

Хід роботи:

1. Отримати у викладача власний варіант завдання, який передбачає розпаралелювання роботи на декілька потоків.

2. Використовуючи вивчені механізми, розробити програму, яка реалізовує отримане завдання.

3. Написати звіт.

Хід захисту:

1. Продемонструвати викладачеві програму, яка виконує декілька потоків.

2. Пояснити програмний код застосування.

У сучасних ОС користувачам пропонується декілька типів паралельної роботи, основними з яких є процеси і потоки. Процеси - це програми на етапі виконання. Потоки - це менша одиниця роботи. Проте з погляду розподілу ресурсів саме потоки є головними, бо їм, а не процесам надається на певний час центральний процесор для виконання якої-небудь роботи. Розглянемо декілька функцій WinAPI, які виконують деякі операції над потоками.

Функція CreateThread створює потік, для виконання усередині адресного простору викликаючого процесу.

HANDLE CreateThread(

PSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes, // атрибути захисту потоку

DWORD dwStackSize, // початковий розмір стека потоку, в байтах

PTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress, // покажчик на функцію потоку

PVOID lpParameter, // параметр для нового потоку

DWORD dwCreationFlags, // прапорці створення потоку

PDWORD lpThreadId // покажчик на ідентифікатор потоку, який повертається

);

При успішному завершенні функції повертається дескриптор нового потоку. При невдалому завершенні функції повертається NULL.

Параметри:

LpThreadAttributes - покажчик на структуру SECURITY_ATTRIBUTES, яка визначає, чи може повернений дескриптор бути успадкований дочірніми процесами. Якщо lpThreadAttributes NULL, то дескриптор не може бути успадкований.

DwStackSize - визначає розмір, в байтах, стека для нового потоку. Якщо визначений 0, то розмір стека за замовчуванням дорівнює розміру стека породжуючого потоку. Стек розподіляється автоматично в просторі пам’яті процесу, і звільняється при завершенні потоку.

LpStartAddress - початкова адреса нового потоку. Це зазвичай адреса функції, оголошеної з узгодженням про виклики WINAPI, яке приймає одиночний 32-розрядний покажчик як параметр і повертає 32-розрядний код завершення. Прототип: DWORD WINAPI ThreadFunc(LPVOID);

LpParameter - визначає єдине 32-розрядне значення параметра, який передається потоку.

DwCreationFlags - визначає додаткові прапорці, які управляють створенням потоку. Якщо прапорець визначений CREATE_SUSPENDED, то потік створюється в стані очікування, і не виконуватиметься, поки не буде викликана функція ResumeThread. Якщо це значення нуль, то потік виконується негайно після створення.

LpThreadId - покажчик на 32-розрядну змінну, яка набуває значення ідентифікатора потоку

Потік можна завершити примусово за допомогою виклику наступних функцій Win32 API:

VOID ExitThread(

DWORD ExitCode); // код завершення потоку

і

VOID TerminateThread(

HANDLE hThread, // потік, який потрібно завершити

DWORD ExitCode // код завершення потоку

);

Для прикладу приведений фрагмент програми, яка обчислює добуток всіх чисел від 1 до 100.

// Функція потоку

DWORD WINAPI ThreadFuction (PVOID Parametr)

{

int dobut = 1; // результат добутку

int ii, *kk;

kk = (int *) Parametr;

for (ii = *k; ii < (*kk) + 50; ii ++) dobut *= ii;

return dobut;

}

// код викликів функцій для створення потоків

DWORD idThread;

int k1 = 1; k2 = 51;

HANDLE h1, h2;

// створюється два потоки в призупиненому стані

h1 = CreateThread (NULL, 0, ThreadFunction, & k1, CREATE_SUSPENDED, & idThread);

h2 = CreateThread (NULL, 0, ThreadFunction, & k2, CREATE_SUSPENDED, & idThread);

// Виконання потоків

ResumeThread (h1);

ResumeThread (h2);

У цьому коді зустрілася дуже корисна Win32 API функція ResumeThread, яка поновлює виконання призупиненого потоку та описана як

DWORD ResumeThread (

HANDLE hThread // потік, який потрібно відновити

);

Якщо виклик цієї функції успішний, то повертається попереднє значення лічильника простоїв цього потоку, інакше - 0xFFFFFFFF.

Виконання окремого потоку можна призупиняти кілька разів (таке саме число разів він повинен поновлюватися), а здійснюється це викликом функції SuspendThread, описана як

DWORD SuspendThread (

HANDLE hThread // потік, який вимагається призупинити

);

Потік може повідомити ОС, щоб вона не виділяла йому процесор певний час, вказане в мілісекундах.

VOID Sleep (DWORD MilliSeconds);

В ОС Windows 2000/XP є також функція, яка знаходить і відкриває потік згідно ідентифікатора.

HANDLE OpenThread (

DWORD DesiredAccess,

BOOL InheritHandle,

DWORD dwThreadId

);

Теоретичні відомості