多线程编程(16) 多线程同步之 WaitableTimer (等待定时器对象)[续二]

喝酒醉了一天, 重装系统一天, 两天没上博客了; 继续学习...

想过没有? WaitableTimer 是在 "定时等待", 前面例子中的 WaitForSingleObject 等待函数 "也在等待", 这就 "双重等待" 了, 这不好, 太浪费资源.

其实作为同步工具, 前面的几种方法(事件、信号、临界区)基本够用了; WaitableTimer 的作用并不是为了重复前面的功能, 它的主要功用类似 TTimer 类; 譬如每隔多长时间执行一段代码、或在指定的时间去执行一段代码.

既然有了方便的 TTimer, 何必再使用 WaitableTimer 呢?
因为 WaitableTimer 比 TTimer 精确的多, 它的间隔时间可以精确到毫秒、它的指定时间甚至是精确到 0.1 毫秒;
而 TTimer 驱动的 WM_TIMER 消息, 是消息队列中优先级最低的, 也就是再同一时刻 WM_TIMER 消息总是被最后处理.
还有重要的一点 WaitableTimer 可以跨线程、跨进程使用.

继续探讨一个重要的点: 很多时候为了让线程不冲突, 线程也在等待, 既然有等待, 那 WaitableTimer 非常精确的定时又有什么价值呢? 对这个问题的思考, 可以让我们很好地理解 APC 函数.

SetWaitableTimer 有个回调函数(其实是个过程), Windows 要求它的格式是:

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procedure TimerAPCProc(
  lpArgToCompletionRoutine: Pointer;
  dwTimerLowValue: DWORD;
  dwTimerHighValue: DWORD
); stdcall;

函数名中有 APC 的字样, 指示这是个 APC 函数(尽管这个名称无所谓, 这是官方命名), 那什么是 APC 函数?
APC(Asyncroneus Procedure Call): 异步过程调用.

原来每个线程除了有单独的消息队列, 还有一个 APC 队列(等待执行的 APC 函数); 如果线程发现 APC 队列中有情况, 马上会跳过去执行, 执行完毕后才回来接着处理消息队列.

说起来麻烦, 使用的时候只按上面格式传入函数指针就行; 不过能进入 APC 队列的回调函数和其他回调函数还有一个很大的不同:
SetWaitableTimer 按格式调用 APC 函数后, 需要在 "当前线程" 见到一个 "等待", 此 APC 函数才可以进入队列.
这好像很费解, 例说一下: APC 队列有那么高的优先级, 因为对资源的优先使用会对其他消息有很大的影响, 肯定不能随便进入, 这是不是像生活中的贵宾席或贵宾通道?
也就是说, 要进入 APC 队列只有 SetWaitableTimer 的调用还不够, 还要通过 "等待函数" 介绍一下.

WaitForSingleObject 吗? 不是, 它不够级别; 下面是 Windows 认可的、可以介绍 APC 入列的等待函数:

SleepEx();
WaitForSingleObjectEx();
WaitForMultipleObjectsEx();
MsgWaitForMultipleObjectsEx();
SignalObjectAndWait();

为什么是用等待函数来把关? 因为上面几个等待函数也可以等待是否有 APC 函数想入列.

上面给出的几个等待函数, 就 SleepEx 的参数最少, 先用它吧:

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function SleepEx(
  dwMilliseconds: DWORD; {毫秒数}
  bAlertable: BOOL       {布尔值}
): DWORD; stdcall;

//第一个参数和 Sleep 的那个参数是一样的, 是线程等待(或叫挂起)的时间, 时间一到不管后面参数如何都会返回.

//第二个参数如果是 False, SleepEx 将不会关照 APC 函数是否入列;
//若是 True, 只要有 APC 函数申请, SleepEx 不管第一个参数如何都会把 APC 推入队列并随 APC 函数一起返回.

//注意: SetWaitableTimer 和 SleepEx 必须在同一个线程才可以.

本例效果图:

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代码文件:

---

unit Unit1;

interface

uses
  Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms,
  Dialogs, ExtCtrls, StdCtrls;

type
  TForm1 = class(TForm)
    Button1: TButton;
    procedure Button1Click(Sender: TObject);
    procedure FormDestroy(Sender: TObject);
  end;

var
  Form1: TForm1;

implementation

{$R *.dfm}

var
  hTimer: THandle;

{APC 函数(过程), 函数名和参数名可以不同, 格式必须如此}
procedure TimerAPCProc(lpArgToCompletionRoutine: Pointer; dwTimerLowValue: DWORD;
  dwTimerHighValue: DWORD); stdcall;
begin
  Form1.Text := IntToStr(StrToIntDef(Form1.Text, 0) + 1); {标题 + 1}
end;

procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);
var
  DueTime: Int64;
begin
  hTimer := CreateWaitableTimer(nil, True, nil);
  DueTime := 0;
  if SetWaitableTimer(hTimer, DueTime, 0, @TimerAPCProc, nil, False) then
  begin
    SleepEx(INFINITE, True); {INFINITE 表示一直等}
  end;
end;

procedure TForm1.FormDestroy(Sender: TObject);
begin
  CloseHandle(hTimer);
end;

end.

窗体文件:

---

object Form1: TForm1
  Left = 0
  Top = 0
  Caption = 'Form1'
  ClientHeight = 113
  ClientWidth = 203
  Color = clBtnFace
  Font.Charset = DEFAULT_CHARSET
  Font.Color = clWindowText
  Font.Height = -11
  Font.Name = 'Tahoma'
  Font.Style = []
  OldCreateOrder = False
  PixelsPerInch = 96
  TextHeight = 13
  object Button1: TButton
    Left = 64
    Top = 48
    Width = 75
    Height = 25
    Caption = 'Button1'
    TabOrder = 0
    OnClick = Button1Click
  end
end

在上面例子中, 每点一次鼠标, 那个回调函数才执行一次; 作为定时器, 如果想让它每秒执行一次怎么弄?

但每一次执行那个 APC 函数, 都得有 SleepEx(当然不止它)给送进去, 那这样得反复调用 SleepEx 才可以.
怎么调用, 用循环吗? 别说网上能找到的例子我没见到不用循环的(太笨了), 就在那个 APC 函数里调用不就完了.

当然这时一般要设时间间隔的, 下面我们将设间隔为 1000(1秒).

但接着问题又来了, 譬如把代码修改成:

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var
  hTimer: THandle;

procedure TimerAPCProc(lpArgToCompletionRoutine: Pointer; dwTimerLowValue: DWORD;
  dwTimerHighValue: DWORD); stdcall;
begin
  Form1.Text := IntToStr(StrToIntDef(Form1.Text, 0) + 1);
  SleepEx(INFINITE, True); {这里再次调用 SleepEx}
end;

procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);
var
  DueTime: Int64;
begin
  hTimer := CreateWaitableTimer(nil, True, nil);
  DueTime := 0;
  {下面的参数 1000 表示间隔 1秒}
  if SetWaitableTimer(hTimer, DueTime, 1000, @TimerAPCProc, nil, False) then
  begin
    SleepEx(INFINITE, True);
  end;
end;

procedure TForm1.FormDestroy(Sender: TObject);
begin
  CloseHandle(hTimer);
end;

任务能完成, 但窗体"死"了... 怎么办? 嘿, 现在学的不是多线程吗?

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下面例子中, 同时使用了 CancelWaitableTimer 来取消定时器, 很好理解; 效果图:

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代码文件:

---

unit Unit1;

interface

uses
  Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms,
  Dialogs, ExtCtrls, StdCtrls;

type
  TForm1 = class(TForm)
    Button1: TButton;
    Button2: TButton;
    procedure Button1Click(Sender: TObject);
    procedure Button2Click(Sender: TObject);
    procedure FormDestroy(Sender: TObject);
  end;

var
  Form1: TForm1;

implementation

{$R *.dfm}

var
  hTimer: THandle;

{APC 函数}
procedure TimerAPCProc(lpArgToCompletionRoutine: Pointer; dwTimerLowValue: DWORD;
  dwTimerHighValue: DWORD); stdcall;
begin
  Form1.Text := IntToStr(StrToIntDef(Form1.Text, 0) + 1);
  SleepEx(INFINITE, True);
end;

{线程入口函数}
function MyThreadFun(p: Pointer): Integer; stdcall;
var
  DueTime: Int64;
begin
  DueTime := 0;
  {SetWaitableTimer 必须与 SleepEx 在同一线程}
  if SetWaitableTimer(hTimer, DueTime, 1000, @TimerAPCProc, nil, False) then
  begin
    SleepEx(INFINITE, True);
  end;
  Result := 0;
end;

procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);
var
  ID: DWORD;
begin
  {建立 WaitableTimer 对象}
  if hTimer = 0 then  hTimer := CreateWaitableTimer(nil, True, nil);
  CreateThread(nil, 0, @MyThreadFun, nil, 0, ID); {建立线程}
end;

procedure TForm1.Button2Click(Sender: TObject);
begin
  CancelWaitableTimer(hTimer); {取消定时器}
end;

procedure TForm1.FormDestroy(Sender: TObject);
begin
  CloseHandle(hTimer);
end;

end.

窗体文件:

---

object Form1: TForm1
  Left = 0
  Top = 0
  Caption = 'Form1'
  ClientHeight = 113
  ClientWidth = 203
  Color = clBtnFace
  Font.Charset = DEFAULT_CHARSET
  Font.Color = clWindowText
  Font.Height = -11
  Font.Name = 'Tahoma'
  Font.Style = []
  OldCreateOrder = False
  PixelsPerInch = 96
  TextHeight = 13
  object Button1: TButton
    Left = 55
    Top = 32
    Width = 97
    Height = 25
    Caption = #21551#21160#23450#26102#22120
    TabOrder = 0
    OnClick = Button1Click
  end
  object Button2: TButton
    Left = 55
    Top = 63
    Width = 97
    Height = 25
    Caption = #21462#28040#23450#26102#22120
    TabOrder = 1
    OnClick = Button2Click
  end
end

使用 APC 回调函数才是 WaitableTimer 的正途, 下次该是如何给这个函数传递参数了.

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