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windows核心编程--纤程

比线程更小的单位,好像用的不多的哦


纤程的操作

首先要注意的一个问题是,实现线程的是Wi n d o w s内核。操作系统清楚地知道线程的情况,并且根据M i c r o s o f t定义的算法对线程进行调度。纤程是以用户方式代码来实现的,内核并不知道纤程,并且它们是根据用户定义的算法来调度的。由于你定义了纤程的调度算法,因此,就内核而言,纤程采用非抢占式调度方式。

需要了解的下一个问题是,单线程可以包含一个或多个纤程。就内核而言,线程是抢占调度的,是正在执行的代码。然而,线程每次执行一个纤程的代码—你决定究竟执行哪个纤程(随着我们讲解的深入,这些概念将会越来越清楚)。

当使用纤程时,你必须执行的第一步操作是将现有的线程转换成一个纤程。可以通过调用C o n v e r t T h r e a d To F i b e r函数来执行这项操作:

PVOID ConvertThreadToFiber(PVOID pvParam);
该函数为纤程的执行环境分配相应的内存(约为2 0 0字节)。该执行环境由下列元素组成:

• 一个用户定义的值,它被初始化为传递给C o n v e r t T h r e a d To F i b e r的p v P a r a m参数的值。 

• 结构化异常处理链的头。 

• 纤程内存栈的最高和最低地址(当将线程转换成纤程时,这也是线程的内存栈)。 

• CPU寄存器,包括堆栈指针、指令指针和其他。

当对纤程的执行环境进行分配和初始化后,就可以将执行环境的地址与线程关联起来。该线程被转换成一个纤程,而纤程则在该线程上运行。C o n v e r t T h r e a d To F i b e r函数实际上返回纤程的执行环境的内存地址。虽然必须在晚些时候使用该地址,但是决不应该自己对该执行环境数据进行读写操作,因为必要时纤程函数会为你对该结构的内容进行操作。现在,如果你的纤程(线程)返回或调用E x i t T h r e a d函数,那么纤程和线程都会终止运行。

除非打算创建更多的纤程以便在同一个线程上运行,否则没有理由将线程转换成纤程。若要创建另一个纤程,该线程(当前正在运行纤程的线程)可以调用C r e a t e F i b e r函数:

PVOID CreateFiber(
   DWORD dwStackSize,
   PFIBER_START_ROUTINE pfnStartAddress,
   PVOID pvParam);
C r e a t e F i b e r首先设法创建一个新内存栈,它的大小由d w S t a c k S i z e参数来指明。通常传递的参数是0,按照默认设置,它创建一个内存栈,其大小可以扩展为1 M B,不过开始时有两个存储器页面用于该内存栈。如果设定一个非0值,那么就用设定的大小来保存和使用内存栈。

接着,C r e a t e F i b e r函数分配一个新的纤程执行环境结构,并对它进行初始化。该用户定义的值被设置为传递给C r e a t e F i b e r的p v P a r a m参数的值,新内存栈的最高和最低地址被保存,同时,纤程函数的内存地址(作为p f n S t a r t A d d r e s s参数来传递)也被保存。

P f n S t a r t A d d r e s s参数用于设定必须实现的纤程例程的地址,它必须采用下面的原型:

VOID WINAPI FiberFunc(PVOID pvParam);
当纤程被初次调度时,该函数就开始运行,并且将原先传递给C r e a t e F i b e r的p v P a r a m的值传递给它。可以在这个纤程函数中执行想执行的任何操作。但是该函数的原型规定返回值是V O I D,这并不是因为返回值没有任何意义,而是因为该函数根本不应该返回。如果纤程确实返回了,那么线程和该线程创建的所有纤程将立即被撤消。

与C o n v e r t T h r e a d To F i b e r函数一样,C r e a t e F i b e r函数也返回纤程运行环境的内存地址。但是,与C o n v e r t T h r e a d To F i b e r不同的是,这个新纤程并不执行,因为当前运行的纤程仍然在执行。在单个线程上,每次只能运行一个纤程。若要使新纤程能够运行,可以调用Switch To Fiber函数:

VOID SwitchToFiber(PVOID pvFiberExecutionContext);
Switch To Fiber 函数只有一个参数,即p v F i b e r E x e c u t i o n C o n t e x t,它是上次调用C o n v e r t T h r e a d To F i b e r或C r e a t e F i b e r函数时返回的纤程的执行环境的内存地址。该内存地址告诉该函数要对哪个纤程进行调度。S w i t c h To F i b e r函数在内部执行下列操作步骤:

1) 它负责将某些当前的C P U寄存器保存在当前运行的纤程执行环境中,包括指令指针寄存器和堆栈指针寄存器。

2) 它将上一次保存在即将运行的纤程的执行环境中的寄存器装入C P U寄存器。这些寄存器包括堆栈指针寄存器。这样,当线程继续执行时,就可以使用该纤程的内存栈。

3) 它将纤程的执行环境与线程关联起来,线程运行特定的纤程。

4) 它将线程的指令指针设置为已保存的指令指针。线程(纤程)从该纤程上次执行的地方开始继续执行。

S w i t c h To F i b e r函数是纤程获得C P U时间的唯一途径。由于你的代码必须在相应的时间显式调用S w i t c h To F i b e r函数,因此你对纤程的调度可以实施全面的控制。记住,纤程的调度与线程调度毫不相干。纤程运行所依赖的线程始终都可以由操作系统终止其运行。当线程被调度时,当前选定的纤程开始运行,而其他纤程则不能运行,除非显式调用S w i t c h To F i b e r函数。若要撤消纤程,可以调用D e l e t e F i b e r函数:

VOID DeleteFiber(PVOID pvFiberExecutionContext);
该函数用于删除p v F i b e r E x e c u t i o n C o n t e x t参数指明的纤程,当然这是纤程的执行环境的地址。该函数能够释放纤程栈使用的内存,然后撤消纤程的执行环境。但是,如果传递了当前与线程相关联的纤程地址,那么该函数就在内部调用E x i t T h r e a d函数,该线程及其创建的所有纤程全部被撤消。

D e l e t e F i b e r函数通常由一个纤程调用,以便删除另一个纤程。已经删除的纤程的内存栈将被撤消,纤程的执行环境被释放。注意,纤程与线程之间的差别在于,线程通常通过调用E x i t T h r e a d函数将自己撤消。实际上,用一个线程调用Te r m i n a t e T h r e a d函数来终止另一个线程的运行,是一种不好的方法。如果你确实调用了Te r m i n a t e T h r e a d函数,系统并不撤消已经终止运行的线程的内存栈。可以利用纤程的这种能力来删除另一个纤程,后面介绍示例应用程序时将说明这是如何实现的。

为了使操作更加方便,还可以使用另外两个纤程函数。一个线程每次可以执行一个纤程,操作系统始终都知道当前哪个纤程与该线程相关联。如果想要获得当前运行的纤程的执行环境的地址,可以调用G e t C u r r e n t F i b e r函数:

PVOID GetCurrentFiber();
另一个使用非常方便的函数是G e t F i b e r D a t a:

PVOID GetFiberData();
前面讲过,每个纤程的执行环境包含一个用户定义的值。这个值使用作为C o n v e r t T h r e a dTo F i b e r或C r e a t e F i b e r的p v P a r a m参数而传递的值进行初始化。该值也可以作为纤程函数的参数来传递。G e t F i b e r D a t a只是查看当前执行的纤程的执行环境,并返回保存的值。

无论G e t C u r r e n t F i b e r还是G e t F i b e r D a t a,运行速度都很快,并且通常是作为内蕴函数(infrinsic funcfion)来实现的,这意味着编译器能够为这些函数生成内联代码。

posted on 2006-09-15 15:08 梦在天涯 阅读(3670) 评论(0)  编辑 收藏 引用 所属分类: Windows API


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