PoEdu - Windows階段班 【Po學校】Lesson006_線程_線程的啟動到消亡 &線程狀態 & 線程安全 & CONTEXT結構體 & 令牌鎖
阿新 • • 發佈：2017-06-22
turn within 周期 銷毀 hose pen inf obj objects
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011_線程啟動到死亡的詳細講解
- 1. 線程內核對象
- 使用計數 2 ##決定當前線程何時銷毀
- 暫停計數 1 ##UINT類型初始為1，可以暫停多次，如置為0則取消暫停。
- 退出代碼 STILL_ACTIVE
- Signaled FALSE
- CONTEXT 為空
- 2. 棧
##在隸屬於當前進程的空間中，分配一塊“棧”空間，以供線程使用- 參數 lpParam
- 入口地址 lpfnAddr
- 3. CONTEXT
##線程上一次運行時的寄存器- IP(指令寄存器) void RtlUserThreadStart(未公開的函數)(lpParam,lpFnAddr)
- SP(棧寄存器) lpFnAddr
- 4. 交給CPU調度
- 5. RtlUserThreadStart
- SEH ##設置結構化異常
- 調用線程函數，傳遞lpParam
- 等待線程函數的返回
- ExitThread ## 使用計數遞減
- 1. 線程內核對象
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012_beginthreadex和CreateThread
- 多線程運行庫的設置
- _beginthreadex() 函數隸屬於C標準的運行庫，要包含頭文件： process.h
- 非線程安全：
- 多線程訪問全局變量時，會有出錯的機率。
- 舉例C語言的錯誤處理機制：errno 非線程安全
- C語言的設計者，為了解決線程的安全問題，給出了_beginthreadex()函數。
- _beginthreadex()函數的區別：
- 1 參數與 CreateThread()函數的參數意義相同，但其類型已經不同。
- 2 beginthreadex()比CreateThread()函數，多開辟了一段空間，分配在堆上面，存儲一些全局的變量。以期線程安全。多分配了堆空間後，才來調用CreateThread();
- 3 使用beginthreadex()要配套_endthreadex()使用.
- 建議使用_beginthreadex()，有多分配一段堆空間。
- _beginthread()函數不建議使用，因為其並沒有多分配一段堆空間。這裏要註意使用EX版本的函數。
- _beginthread()函數不建議使用，因為其並沒有多分配一段堆空間。這裏要註意使用EX版本的函數。
- 多線程運行庫的設置
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013_線程狀態
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014_線程的掛起轉態
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啟動
- CONTEXT 初始
- 使用計數 置為2
- 暫停計數 置為1
- 在後續CreateThread完成後，減1得出0，為0則進入CPU的調度。當前線程是可執行的狀態。
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運行
- 執行我們的函數
- 時不時的切換線程，將CPU寄存器的狀態寫入CONTEXT
- 切換到當前時，先讀取CONTEXT
- 執行我們的函數
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掛起
- SuspendThread() 32位 Wow64SuspendThread() 64位
- 調用暫停線程函數SuspendThread()，函數會把暫停計數+1
- SuspendThread函數會返回0，第一次調用結束時返回1；第二次調用時返回1，第二次結束時返回2. 此函數有調用時的返回，與結束時的返回。
- ResumeThread() 恢復掛起線程
- 調用此函數，會把當前線程的暫停計數-1
- 有幾次掛起，就要有幾次恢復調用，不然線程仍然不會進入運行。
- 不建議使用線程的掛起：
- 如果線程入口函數裏面，有new新的堆空間，而操作系統切換線程時，有可能會使得這塊堆空間，在被占用的情況下，卻沒有占用的標記。此時當此堆空間被訪問時，就出了非常隱蔽的BUG。
- 要區分2種掛起：
- 1 操作系統切換線程時的“掛起”——在“池”中
- 準確來說是“切換”線程。按操作系統的算法，線程在進行CPU調度時，所產生的暫停。
- 2 SuspendThread()函數產生的掛起 ——不在“池”中
- 掛起的線程被拿出CPU的線程運行調度池
- SuspendThread() 32位 Wow64SuspendThread() 64位
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015_線程 等待、休眠、及饑餓線程
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等待休眠 Sleep()
- Sleep(100); 表示休眠100毫秒後，CPU再來運行；
- 這裏100毫秒並不能準確不差，因為windows操作系統非實時的，CPU的運行時調度也是非實時的；所以在時間方面有一點誤差，只能說是無限接近100毫秒。
- 放棄當前的時間片，在一段時間之內，CPU不會調度此線程
- Sleep(INFINITE) 永遠等待
- INFINITE 其值為-1；
- 一直等待到進程結束
- Sleep(0) 放棄線程執行時間片
- SwitchToThread() 把CPU剩余的時間片,分配給"饑餓度"較高的線程.
- 調度另外一個線程，也就是把CPU的執行周期給另外一個線程身上。
- CPU時間片“饑餓度”：如果一此線程相對時間片很少，或者一直沒有得到執行，我們就稱其為“饑餓”線程。饑餓度相對較高。
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016_CONTEXT結構體
- 源碼
typedef struct _CONTEXT { // // The flags values within this flag control the contents of // a CONTEXT record. // // If the context record is used as an input parameter, then // for each portion of the context record controlled by a flag // whose value is set, it is assumed that that portion of the // context record contains valid context. If the context record // is being used to modify a threads context, then only that // portion of the threads context will be modified. // // If the context record is used as an IN OUT parameter to capture // the context of a thread, then only those portions of the thread‘s // context corresponding to set flags will be returned. // // The context record is never used as an OUT only parameter. // DWORD ContextFlags; // // This section is specified/returned if CONTEXT_DEBUG_REGISTERS is // set in ContextFlags. Note that CONTEXT_DEBUG_REGISTERS is NOT // included in CONTEXT_FULL. // DWORD Dr0; DWORD Dr1; DWORD Dr2; DWORD Dr3; DWORD Dr6; DWORD Dr7; // // This section is specified/returned if the // ContextFlags word contians the flag CONTEXT_FLOATING_POINT. // FLOATING_SAVE_AREA FloatSave; // // This section is specified/returned if the // ContextFlags word contians the flag CONTEXT_SEGMENTS. // DWORD SegGs; DWORD SegFs; DWORD SegEs; DWORD SegDs; // // This section is specified/returned if the // ContextFlags word contians the flag CONTEXT_INTEGER. // DWORD Edi; DWORD Esi; DWORD Ebx; DWORD Edx; DWORD Ecx; DWORD Eax; // // This section is specified/returned if the // ContextFlags word contians the flag CONTEXT_CONTROL. // DWORD Ebp; DWORD Eip; DWORD SegCs; // MUST BE SANITIZED DWORD EFlags; // MUST BE SANITIZED DWORD Esp; DWORD SegSs; // // This section is specified/returned if the ContextFlags word // contains the flag CONTEXT_EXTENDED_REGISTERS. // The format and contexts are processor specific // BYTE ExtendedRegisters[MAXIMUM_SUPPORTED_EXTENSION]; } CONTEXT;
- 源碼
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017_線程安全及上鎖
- 示例
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// ContextDemo.cpp : 定義控制臺應用程序的入口點。 // #include "stdafx.h" #include <windows.h> #include <process.h> BOOL bUseing = FALSE; unsigned int __stdcall ThreadRun(void* lParam) { int nNum = 0; while (true) { if (!bUseing) { bUseing = TRUE; _tprintf(TEXT("ThreadRun:%d\r\n"), nNum++); bUseing = FALSE; } } } unsigned int __stdcall ThreadMonitor(void* lParam) { HANDLE hThread = (HANDLE)(lParam); while (true) { CONTEXT context; context.ContextFlags = CONTEXT_ALL; SuspendThread(hThread); GetThreadContext(hThread, &context); if (!bUseing) { bUseing = TRUE; _tprintf(TEXT("EAX:0x%x ESP:0x%x EIP:0x%x\r\n"), context.Eax, context.Esp, context.Eip); bUseing = FALSE; } ResumeThread(hThread); } } int main() { HANDLE hThreads[2]; hThreads[0] = (HANDLE)_beginthreadex(nullptr, 0, ThreadRun,nullptr, 0, nullptr); hThreads[1] = (HANDLE)_beginthreadex(nullptr, 0, ThreadMonitor,hThreads[0], 0, nullptr); WaitForMultipleObjects(sizeof(hThreads)/sizeof(HANDLE),hThreads,true,INFINITE); for (int i = 0; i<sizeof(hThreads)/sizeof(HANDLE);++i) { CloseHandle(hThreads[i]); } return 0; }
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