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《Windows核心编程》读书笔记——Windows线程池

2013年10月05日 ⁄ 综合 ⁄ 共 7895字 ⁄ 字号小中大 ⁄ 评论关闭

在JeffreyRichter的《windows核心编程》里提到的windows线程池功能，他把这些功能分为四类：

以异步的方式来调用一个函数；

每隔一段时间调用一个函数；

当内核对象触发的时候调用一个函数；

当异步I/O请求完成的时候调用一个函数；

以下按这四种类型功能，结合其调用函数接口和程序例子，来详细讨论其用法。

以异步的方式来调用一个函数

直接以异步方式调用函数也有两种API方式。

隐式控制工作项

这种方式需要两个函数配合使用：需要在线程池中获取线程来调用的函数必须以SimpleCallback函数指针的方式声明，再在主线程中使用用TrySubmitThreadpoolCallback函数设置此回调函数。TrySubmitThreadpoolCallback函数会调用PostQueuedCompletionStatus来将这个SimpleCallback函数的工作项加入到线程池队列中，如果成功的话，返回TRUE，失败返回FALSE。SimpleCallback声明的函数是否立即调用要看CPU的调度。

VOIDCALLBACK SimpleCallback(

_Inout_ PTP_CALLBACK_INSTANCE Instance,

_Inout_opt_ PVOID Context

);

BOOLWINAPI TrySubmitThreadpoolCallback(

_In_ PTP_SIMPLE_CALLBACK pfns,

_Inout_opt_ PVOID pv,

_In_opt_ PTP_CALLBACK_ENVIRON pcbe

);

我们不需要自己调用CreateThread来产生线程，系统会为我们的进程创建一个默认的线程池，并让线程池中的一个线程来调用我们的回调函数。这个线程池是windows精心设计的，其原理在《windows核心编程》里面讲述了一些，我尽量找多一些资料佐证这个说法。

下面一个简单的例子展示了隐式控制工作项的这两个函数的使用。

#include "stdafx.h"

#include <windows.h>

VOID
CALLBACK MySimpleCallBack(PTP_CALLBACK_INSTANCE
Instance,PVOID
Context)

{

_tprintf(_T("This iscalling Test_1_SimpleCallBack!"));

return;

}

int main(void)

{

BOOL
ret = TrySubmitThreadpoolCallback(MySimpleCallBack,NULL,NULL);

Sleep(10000);

}

以上的例子有一个明显的问题，没有对MySimpleCallBack调用的线程做同步的等待。如果主线程main已经退出，但MySimpleCallBack函数所在线程还在执行，可能造成的后果是未定义的。后面会讨论怎么解决这个问题，这里不详细展开。还应该注意，TrySubmitThreadpoolCallback不是一定可以调用成功的，在某些情况下，函数内部做线程调度的工作会遇到很多问题。

显式的控制工作项

有时我们可能需要先创建多个工作项，然后逐个加入到线程池中执行，这个时候（也是通常的时候）需要使用显式控制工作项的函数。

使用CreateThreadpoolWork函数创建工作项，线程池会调用这个函数给出的回调函数参数WorkCallback函数指针，使用SubmitThreadpoolWork提交工作项，使用WaitForThreadpoolWorkCallbacks等待工作项完成的事件，最后，使用CloseThreadpoolWork关闭工作项。下面的这些函数的原型。

创建工作项，传进工作需要的回调函数：

PTP_WORKWINAPI CreateThreadpoolWork(

_In_ PTP_WORK_CALLBACK pfnwk,

_Inout_opt_ PVOID pv,

_In_opt_ PTP_CALLBACK_ENVIRON pcbe

);

供线程调用的回调函数原型：

VOIDCALLBACK WorkCallback(

_Inout_ PTP_CALLBACK_INSTANCE Instance,

_Inout_opt_ PVOID Context,

_Inout_ PTP_WORK Work

);

提交工作项，让线程池创建一个新线程去调用回调函数：

VOIDWINAPI SubmitThreadpoolWork(

_Inout_ PTP_WORK pwk

);

等待工作项的线程完成回调函数调用：

VOIDWINAPI WaitForThreadpoolWorkCallbacks(

_Inout_ PTP_WORK pwk,

_In_ BOOL fCancelPendingCallbacks

);

关闭工作项：

VOIDWINAPI CloseThreadpoolWork(

_Inout_ PTP_WORK pwk

);

下面上例子说明一个极简单的调用情景：

VOID CALLBACK MyWorkCallback(PTP_CALLBACK_INSTANCE
Instance,PVOID
Parameter,PTP_WORK
Work)

{

_tprintf(_T("This iscalling Test_1_WorkCallback!"));

return;

}

int main(void)

{

PTP_WORKpwWork =
CreateThreadpoolWork(MyWorkCallback,NULL,NULL);

SubmitThreadpoolWork(pwWork);

WaitForThreadpoolWorkCallbacks(pwWork,FALSE);

CloseThreadpoolWork(pwWork);

return 0;

}

每隔一段时间调用一个函数

CreateThreadpoolTimer

PTP_TIMERWINAPI CreateThreadpoolTimer(

_In_ PTP_TIMER_CALLBACK pfnti,

_Inout_opt_ PVOID pv,

_In_opt_ PTP_CALLBACK_ENVIRON pcbe

);

VOIDCALLBACK TimerCallback(

_Inout_ PTP_CALLBACK_INSTANCE Instance,

_Inout_opt_ PVOID Context,

_Inout_ PTP_TIMER Timer

);

SetThreadpoolTimer

VOIDWINAPI SetThreadpoolTimer(

_Inout_ PTP_TIMER pti,

_In_opt_ PFILETIME pftDueTime,

_In_ DWORD msPeriod,

_In_opt_ DWORD msWindowLength

);

IsThreadpoolTimerSet

BOOLWINAPI IsThreadpoolTimerSet(

_Inout_ PTP_TIMER pti

);

WaitForThreadpoolTimerCallbacks

VOIDWINAPI WaitForThreadpoolTimerCallbacks(

_Inout_ PTP_TIMER pti,

_In_ BOOL fCancelPendingCallbacks

);

CloseThreadpoolTimer

VOIDWINAPI CloseThreadpoolTimer(

_Inout_ PTP_TIMER pti

);

同样以一个简单的例子说明使用情景：

VOID CALLBACK

MyTimerCallback(PTP_CALLBACK_INSTANCE
Instance, PVOID
Parameter,PTP_TIMER
Timer)

{

_tprintf(_T("MyTimerCallback:timer has fired.\n"));

}

int main(void)

{

BOOL
ret;

FILETIMEFileDueTime;

ULARGE_INTEGERulDueTime;

// Create a timerwith the same callback environment.

PTP_TIMERtimer =
NULL;

PTP_TIMER_CALLBACKtimercallback =
MyTimerCallback;

timer =
CreateThreadpoolTimer(timercallback,NULL,NULL);

if (NULL ==
timer)

{

_tprintf(_T("CreateThreadpoolTimerfailed. LastError: %u\n"),

GetLastError());

}

// Set the timerto fire in one second.

ulDueTime.QuadPart = (ULONGLONG)-(1 * 10 * 1000 * 1000);

FileDueTime.dwHighDateTime =
ulDueTime.HighPart;

FileDueTime.dwLowDateTime =
ulDueTime.LowPart;

ret =
IsThreadpoolTimerSet(timer);

SetThreadpoolTimer(timer,&FileDueTime,0,0);

ret =
IsThreadpoolTimerSet(timer);

Sleep(5000);

WaitForThreadpoolTimerCallbacks(timer,FALSE);

CloseThreadpoolTimer(timer);

return 0;

}

当内核对象触发的时候调用一个函数

这种情况是通过在线程池中创建一个等待Event发生的线程，异步完成工作的情景。

CreateThreadpoolWait

SetThreadpoolWait

WaitForThreadpoolWaitCallbacks

CloseThreadpoolWait

同样以例子说明情景：

VOID CALLBACK

MyWaitCallback(

PTP_CALLBACK_INSTANCE
Instance,

PVOID
Parameter,

PTP_WAIT
Wait,

TP_WAIT_RESULT
WaitResult

)

{

// Do somethingwhen the wait is over.

_tprintf(_T("MyWaitCallback:wait is over.\n"));

}

int main(
void)

{

PTP_WAITWait =
NULL;

PTP_WAIT_CALLBACKwaitcallback =
MyWaitCallback;

HANDLE
hEvent = NULL;

UINT
i = 0;

UINT
rollback = 0;

// Create anauto-reset event.

hEvent =CreateEvent(NULL,FALSE,
FALSE,NULL);

if (NULL ==
hEvent)

{

// Error Handling

return;

}

Wait =
CreateThreadpoolWait(waitcallback,NULL,NULL);

if(NULL ==
Wait)

{

_tprintf(_T("CreateThreadpoolWaitfailed. LastError: %u\n"),

GetLastError());

return
-1;

}

// Need tore-register the event with the wait object

// each timebefore signaling the event to trigger the wait callback.

for (i = 0;
i <5; i ++)

{

SetThreadpoolWait(Wait, hEvent, NULL);

SetEvent(hEvent);

// Delay forthe waiter thread to act if necessary.

Sleep(500);

// Block hereuntil the callback function is done executing.

WaitForThreadpoolWaitCallbacks(Wait,FALSE);

}

当异步I/O请求完成的时候调用一个函数

CreateThreadpoolIo

StartThreadpoolIo

WaitForThreadpoolIoCallbacks

CancelThreadpoolIo

CloseThreadpoolIo

VOIDCALLBACK IoCompletionCallback(

_Inout_ PTP_CALLBACK_INSTANCE Instance,

_Inout_opt_ PVOID Context,

_Inout_opt_ PVOID Overlapped,

_In_ ULONG IoResult,

_In_ ULONG_PTR NumberOfBytesTransferred,

_Inout_ PTP_IO Io

);

目前我无法正确使用这个系列函数，有待后续学习后修改。以下是不能调用回调函数的代码，问题还没查清楚。

VOID
CALLBACK WriteIoCompletionCallback(

_Inout_ PTP_CALLBACK_INSTANCEInstance,

_Inout_opt_ PVOID
Context,

_Inout_opt_ PVOID
Overlapped,

_In_ ULONGIoResult,

_In_ ULONG_PTRNumberOfBytesTransferred,

_Inout_ PTP_IOIo

)

{

_tprintf(_T("WriteIoCompletionCallbackcalling"));

return ;

}

int main(void)

{

TCHAR
readfilename[] = _T("d:\\test\\test.txt");

TCHAR
writefilename[] = _T("d:\\test\\writetest.txt");

PTP_WIN32_IO_CALLBACKreadcallback =
ReadIoCompletionCallback;

PTP_WIN32_IO_CALLBACKwritecallback =
WriteIoCompletionCallback;

// 以OVERLAPPED方式打开源文件，以备读出

HANDLE
hFileRead = CreateFile(readfilename,

GENERIC_READ,

FILE_SHARE_READ,

NULL,

OPEN_EXISTING,

FILE_FLAG_NO_BUFFERING|FILE_FLAG_OVERLAPPED,

NULL);

// 以OVERLAPPED方式打目标文件，以备写入

HANDLE
hFileWrite = CreateFile(writefilename,

GENERIC_WRITE,

FILE_SHARE_READ|FILE_SHARE_WRITE,

NULL,

CREATE_ALWAYS,

FILE_FLAG_OVERLAPPED|FILE_FLAG_NO_BUFFERING,NULL);

PTP_IO
readThreadPool = CreateThreadpoolIo(hFileRead,readcallback,NULL,NULL);

StartThreadpoolIo(readThreadPool);

//PTP_IOwriteThreadPool = CreateThreadpoolIo(hFileWrite,writecallback,NULL,NULL);

//StartThreadpoolIo(writeThreadPool);

PVOID
pvData = VirtualAlloc(NULL,1024,MEM_COMMIT,PAGE_READWRITE);

OVERLAPPEDoverlapped;

overlapped.Internal =
overlapped.InternalHigh = 0;

overlapped.Offset =
overlapped.OffsetHigh = 0;

::ReadFile(hFileRead,pvData,1024,NULL,&overlapped);

Sleep(30000);

WaitForThreadpoolIoCallbacks(readThreadPool,FALSE);

//WaitForThreadpoolIoCallbacks(writeThreadPool,FALSE);

return 0;

}

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作者: perfecta

该日志由 perfecta 于11年前发表在综合分类下，最后更新于 2013年10月05日.
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《Windows核心编程》读书笔记——Windows线程池

以异步的方式来调用一个函数

隐式控制工作项

显式的控制工作项

每隔一段时间调用一个函数

当内核对象触发的时候调用一个函数

当异步I/O请求完成的时候调用一个函数

作者: perfecta

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