每一個(gè)線程在它的線程內(nèi)核對(duì)象中有一個(gè)上下文結(jié)構(gòu)，反映了線程最后一次執(zhí)行的 CPU 寄存器狀態(tài)，每隔大約 20ms（可以使用 GetSystemTimeAdjustment 獲得，我測(cè)得這個(gè)間隔大約為 15.6ms），Windows 在所有當(dāng)前內(nèi)核對(duì)象中查找可調(diào)度線程，并選擇一個(gè)可調(diào)度線程，從這個(gè)線程的上下文結(jié)構(gòu)中讀取 CPU 寄存器狀態(tài)，這個(gè)動(dòng)作叫做“上下文切換”。這時(shí)，這個(gè)線程開始執(zhí)行它的代碼，大約 20ms 后，Windows 將 CPU 寄存器的狀態(tài)保存到這個(gè)線程的上下文結(jié)構(gòu)中，這個(gè)線程不再執(zhí)行，Windows 查找下一個(gè)可調(diào)度線程執(zhí)行上下文切換，另一個(gè)線程繼續(xù)從它上一次中斷的地方開始執(zhí)行，這個(gè)過程從系統(tǒng)開機(jī)到系統(tǒng)關(guān)閉周而復(fù)始。

某些線程不是可調(diào)度線程，因?yàn)檫@些線程可能被暫停執(zhí)行，或者正在待某個(gè)任務(wù)完成。

由于 WIndows 系統(tǒng)是搶先式操作系統(tǒng)，意味著一個(gè)線程可能會(huì)在任何時(shí)候被其它線程中繼，又因?yàn)?Windows 系統(tǒng)不是實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，所以不能保證某一時(shí)刻某個(gè)線程一定會(huì)被調(diào)度執(zhí)行，也不能保證這個(gè)線程一定會(huì)執(zhí)行給定的時(shí)間片。

線程的暫停和恢復(fù)

在線程內(nèi)核對(duì)象內(nèi)部有一個(gè)表示暫停計(jì)數(shù)器的成員，當(dāng)你調(diào)用 CreateProcess 或 CreateThread 時(shí)，這個(gè)計(jì)數(shù)器初始化為 1，避免線程被調(diào)度給 CPU，保證線程在完全初始化之前不會(huì)執(zhí)行任何代碼，一旦線程完全初始完成，創(chuàng)建函數(shù)會(huì)檢測(cè)你是否傳遞了一個(gè) CREATE_SUSPENDED 標(biāo)志，如果沒有傳遞這個(gè)標(biāo)志，函數(shù)會(huì)減少暫停計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，只要計(jì)數(shù)器為 0，這個(gè)線程就成為可調(diào)度線程，否則它會(huì)暫停執(zhí)行。

可以使用

DWORD ResumeThread(HANDLE hThread);

來(lái)恢復(fù)線程的執(zhí)行，這個(gè)函數(shù)如果成功，返回之前線程被暫停的次數(shù)，否則返回 0xFFFFFFFF。

一個(gè)線程可以被暫停多次，那么恢復(fù)的話也必須調(diào)用 ResumeThread 多次，任何線程都可以調(diào)用

DWORD SuspendThread(HANDLE hThread);

來(lái)暫停一個(gè)線程的執(zhí)行，只要它有那個(gè)線程的句柄，一個(gè)線程可以暫停自身的執(zhí)行，但不可恢復(fù)自身。一個(gè)線程可以最多被暫停 MAXIMUM_SUSPEND_COUNT （WinNT.h 定義為 127 ）次。暫停一個(gè)線程時(shí)必須非常注意，因?yàn)槟悴恢缹⒁粫和５木€程正在做什么，比如，如果一個(gè)線程正在從堆中申請(qǐng)內(nèi)存，這時(shí)，這個(gè)線程會(huì)在堆中有一個(gè)鎖，如果這時(shí)線程被暫停執(zhí)行，其它線程會(huì)一直待鎖被釋放，這樣會(huì)造成死鎖。

暫停和恢復(fù)一個(gè)進(jìn)程

Windows 并沒有提供一個(gè)暫停和恢復(fù)一個(gè)進(jìn)程內(nèi)所有線程的函數(shù)，我們可以枚舉一個(gè)進(jìn)程內(nèi)的所有線程來(lái)達(dá)到這個(gè)目的，下面是一段摘自 Windows via C/C++ 的一段代碼：

VOID SuspendProcess(DWORD dwProcessId, BOOL fSuspend) {HANDLE hSnapshot = CreateToolhelp32Snapshot(TH32CS_SNAPTHREAD, dwProcessId);if(hSnapshot != INVALID_HANDLE_VALUE){THREADENTRY32 te = {sizeof(THREADENTRY32)};BOOL fOk = Thread32First(hSnapshot, &te);for (; fOk; fOk = Thread32Next(hSnapshot, &te)){// 當(dāng)前線程屬于進(jìn)程嗎？if(te.th32OwnerProcessID == dwProcessId){// 將線程ID轉(zhuǎn)換為一個(gè)句柄HANDLE hThread = OpenThread(THREAD_SUSPEND_RESUME,FALSE, te.th32OwnerProcessID);if(hThread != NULL){// 暫停或恢復(fù)這個(gè)線程if(fSuspend)SuspendThread(hThread);elseResumeThread(hThread);}CloseHandle(hThread);}}CloseHandle(hSnapshot);} }

但是這段代碼可能不會(huì) 100% 有效，如果在調(diào)用 CreateToolhelp32Snapshot 后目標(biāo)進(jìn)程創(chuàng)建了一個(gè)新線程，那么這個(gè)線程不會(huì)被枚舉到，新線程也就不會(huì)被暫停；更糟糕的是，在枚舉一個(gè)線程的過程中一個(gè)目標(biāo)進(jìn)程的線程可能被釋放另一個(gè)線程正在被創(chuàng)建，新線程的 ID 可能與釋放的線程 ID 相同但可能不屬于同一個(gè)進(jìn)程，這樣有可能造成暫停了另一個(gè)進(jìn)程的線程。

睡眠

一個(gè)線程可以調(diào)用

VOID Sleep(DWORD dwMilliseconds);

來(lái)使自己睡眠一段時(shí)間，這段時(shí)間內(nèi)線程不可調(diào)度。

調(diào)用這個(gè)函數(shù)會(huì)使線程自動(dòng)放棄已分配給它的剩余時(shí)間片，睡眠的時(shí)間也是一個(gè)近似值，如果傳遞一個(gè) INFINITE 參數(shù)，表示線程會(huì)一直睡眠，直到進(jìn)程終止，一般情況下很少這樣用，但一個(gè)永不喚醒的線程可以保留它的線程棧和線程內(nèi)核對(duì)象，其它線程可以使用它們，如果傳遞一個(gè) 0 參數(shù)，它告訴線程放棄剩余的時(shí)間片，強(qiáng)制系統(tǒng)調(diào)度另一個(gè)線程，可是如果沒有其它線程可調(diào)度的話，這個(gè)線程可能會(huì)立即被重新調(diào)度執(zhí)行。

CONTEXT 結(jié)構(gòu)

CONTEXT 結(jié)構(gòu)允許系統(tǒng)記住線程的狀態(tài)，線程下一次得到 CPU 時(shí)間的時(shí)候它可以繼續(xù)執(zhí)行。這個(gè)結(jié)構(gòu)在 WinNT.h 中定義，它的每一個(gè)成員對(duì)應(yīng)一個(gè) CPU 寄存器。

CONTEXT 結(jié)構(gòu)有幾個(gè)部分，CONTEXT_CONTROL 包含了 CPU 的控制寄存器，如指令指針、棧指針、標(biāo)志寄存器、函數(shù)返回地址等；CONTEXT_INTEGER 表示 CPU 的整數(shù)寄存器；CONTEXT_FLOATING_POINT 表示 CPU 的浮點(diǎn)指針寄存器；CONTEXT_SEGMENTS 表示 CPU 的段寄存器；CONTEXT_DEBUG_RGEISTERS 表示 CPU 的調(diào)試寄存器；CONTEXT_EXTENDED_REGISTERS 表示 CPU 的擴(kuò)展寄存器。

可以使用

BOOL GetThreadContext(HANDLE hThread,PCONTEXT pContext);

來(lái)獲取 CONTEXT 結(jié)構(gòu)，調(diào)用這個(gè)函數(shù)之前，你必須為 CONTEXT 分配內(nèi)存空間，并且設(shè)置 ContextFlags 來(lái)確定你期望得到哪些寄存狀態(tài)，你可以在調(diào)用 GetThreadContext 之前調(diào)用 SuspendThread 來(lái)暫停線程的執(zhí)行，否則你可能得不到指定點(diǎn)的寄存器值，由于 SuspendThread 函數(shù)只會(huì)暫停用戶模式下代碼的執(zhí)行，不會(huì)對(duì)內(nèi)核模式代碼有影響，所以可以放心地調(diào)用 GetThreadContext，它會(huì)在內(nèi)核模式下繼續(xù)運(yùn)行來(lái)獲得期望的結(jié)果。

可以使用

BOOL SetThreadContext(HANDLE hThread,CONST CONTEXT *pContext);

來(lái)設(shè)置寄存器的內(nèi)容，這是一個(gè)將線程搞崩潰的好方法。

線程優(yōu)先級(jí)

Windows 系統(tǒng)有 32 種優(yōu)先級(jí)，分別是 0（最低）到 31（最高）。Windows 是一種搶先式操作系統(tǒng)，意味著高優(yōu)先級(jí)的線程會(huì)搶先低優(yōu)先級(jí)的線程的執(zhí)行，只要有高優(yōu)先級(jí)的線程正在執(zhí)行，低優(yōu)先級(jí)的線程就不會(huì)有機(jī)會(huì)被調(diào)度。

Windows 系統(tǒng)并不直接對(duì)線程設(shè)置優(yōu)先級(jí)，而是使用進(jìn)程優(yōu)先級(jí)類和線程相對(duì)優(yōu)先級(jí)來(lái)設(shè)置一個(gè)線程的優(yōu)先級(jí)。有多各種方法設(shè)置優(yōu)先級(jí)類，可以使用 CreateProcess 創(chuàng)建子進(jìn)程時(shí)傳遞給 fdwCreate 一個(gè)表示優(yōu)先級(jí)類的標(biāo)識(shí)符進(jìn)行設(shè)置，還可以通過

BOOL SetPriorityClass(HANDLE hProcess,DWORD fdwPriority);

設(shè)置指定進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)類，第三種方式是使用 start 命令行并指定的一個(gè)表示優(yōu)先級(jí)選項(xiàng)來(lái)啟動(dòng)一個(gè)進(jìn)程，還可以在任務(wù)管理器中設(shè)置一個(gè)進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)。有 6 種進(jìn)程優(yōu)先級(jí)類，分別是

優(yōu)先級(jí)類	標(biāo)識(shí)符
實(shí)時(shí)	REALTIME_PRIORITY_CLASS
高	HIGH_PRIORITY_CLASS
高于默認(rèn)	ABOVE_NORMAL_PRIORITY_CLASS
默認(rèn)	NROMAL_PRIORITY_CLASS
低于默認(rèn)	BELOW_NORMAL_PRIORITY_CLASS
空閑	IDLE_PRIORITY_CLASS

不能在 CreateThread 時(shí)設(shè)置新線程的相對(duì)優(yōu)先級(jí)，只能通過

BOOL SetThreadPriority(HANDLE hThread,int nPriority);

設(shè)置一個(gè)指定線程的優(yōu)先級(jí)，有 7 個(gè)相對(duì)優(yōu)先級(jí)，分別是

相對(duì)優(yōu)先級(jí)	常量標(biāo)識(shí)符
時(shí)間關(guān)鍵	THREAD_PRIORITY_TIME_CRITICAL
最高	THREAD_PRIORITY_HIGHEST
高于默認(rèn)	THREAD_PRIORITY_ABOVE_NORMAL
默認(rèn)	THREAD_PRIORITY_NORMAL
低于默認(rèn)	THREAD_PRIORITY_BELOW_NORMAL
最低	THREAD_PRIORITY_LOWEST
空閑	THREAD_PRIORITY_IDLE

線程優(yōu)先級(jí)的動(dòng)態(tài)提升

通常系統(tǒng)在處理一些 I/O 事件或磁盤讀取時(shí)會(huì)動(dòng)態(tài)提升相應(yīng)線程的優(yōu)先級(jí)，例如，用戶按下一個(gè)按鍵，系統(tǒng)會(huì)將一個(gè) WM_KEYDOWN 消息放入線程的消息隊(duì)列中，鍵盤驅(qū)動(dòng)程序會(huì)告訴系統(tǒng)臨時(shí)提升線程的優(yōu)先級(jí)來(lái)處理這個(gè)消息，默認(rèn)情況提升 2 個(gè)級(jí)別，在第二個(gè)時(shí)間片，它的優(yōu)先級(jí)降低 1，第三個(gè)時(shí)間片降到平常水平。系統(tǒng)僅對(duì) 1 到 15 之間的優(yōu)先級(jí)做這種提升，這之間的優(yōu)先級(jí)叫做動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)范圍，系統(tǒng)不會(huì)對(duì)高于 15 級(jí)以上的線程做動(dòng)態(tài)提升，另外，這個(gè)提升是由驅(qū)動(dòng)程序告訴系統(tǒng)的。可以使用

BOOL SetProcessPriorityBoost(HANDLE hProcess,BOOL bDisablePriorityBoost); BOOL SetThreadPriorityBoost(HANDLE hThread,BOOL bDisablePriorityBoost);

分別設(shè)置是否將相應(yīng)進(jìn)程或相應(yīng)線程進(jìn)行動(dòng)態(tài)提升，使用

BOOL GetProcessPriorityBoost(HANDLE hProcess,PBOOL pbDisablePriorityBoost); BOOL GetThreadPriorityBoost(HANDLE hThread,PBOOL pbDisablePriorityBoost);

來(lái)獲得相應(yīng)進(jìn)程或線程是否禁用了動(dòng)態(tài)提升。

另外，如果一個(gè)低優(yōu)先級(jí)的線程已準(zhǔn)備好執(zhí)行，可是因?yàn)楦邇?yōu)先級(jí)的線程正在一直執(zhí)行，這種情況如果持續(xù)一段時(shí)間，一般是 3 到 4 秒鐘，系統(tǒng)會(huì)臨時(shí)將低優(yōu)先級(jí)的線程的優(yōu)先級(jí)提高到 15，并運(yùn)行兩個(gè)時(shí)間片的時(shí)間，然后再將的優(yōu)先級(jí)降到平常水平，這樣能保證低優(yōu)先級(jí)的線程能得到執(zhí)行。

I/O 請(qǐng)求優(yōu)先級(jí)調(diào)度

當(dāng)一個(gè)線程正在進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的 I/O 請(qǐng)求時(shí)，系統(tǒng)因?yàn)槁俚?I/O 操作導(dǎo)致響應(yīng)不暢，解決這個(gè)問題的辦法是在開始 I/O 操作之前傳遞 THREAD_MODE_BACKGROUND_BEGIN 標(biāo)志給 SetThreadPriority，告訴系統(tǒng)降低當(dāng)前線程的優(yōu)先級(jí)，在 I/O 完成之后傳遞 THREAD_MODE_BACKGROUND_END 標(biāo)志給 SetThreadPriority 將優(yōu)先級(jí)恢復(fù)到之前的狀態(tài)；還可以使用 SetProcessClass 分別傳遞 PROCESS_MODE_BACKGROUND_BEGIN 和 PROCESS_MODE_BACKGROUND_END 來(lái)降低或恢復(fù)當(dāng)前進(jìn)程中所有線程的優(yōu)先級(jí)，注意，只能對(duì)當(dāng)前進(jìn)程或線程進(jìn)行這樣的操作，不允許這樣改變其它進(jìn)程和其它線程的優(yōu)先級(jí)。

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/Fly-pig/archive/2011/02/11/1947290.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Windows via C/C++ 学习（15）线程调度、线程优先级和亲缘性的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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