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转 如何在工作线程中创建窗口? 2007-09-17 09:45:00

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在前面我们研究了使用AFX_MANAGE_STATE(AfxGetStaticModuleState())进行DLL间的资源切换,以及工作线程中创建Windows消息循环的原理,以为就可以搞定一切类似问题了但是请看以下代码

 

DWORD CTestMFCDlg::ThreadFunc(PVOID yy)

{

CAboutDlg dlg;

dlg.DoModal();

 

return 0;

}

 

void CTestMFCDlg::OnOK()

{

::CreateThread(NULL,NULL,(LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadFunc,NULL,NULL,NULL);

}

 

VC++6.0上编译运行出现以下ASSERT

 

void CWnd::AssertValid() const

{

……

 

CHandleMap* pMap = afxMapHWND();

 

……

 

CObject* p;

ASSERT((p = pMap->LookupPermanent(m_hWnd)) != NULL ||

(p = pMap->LookupTemporary(m_hWnd)) != NULL);

ASSERT((CWnd*)p == this);   // must be us

 

MFC有一个全局的Hash表(通过afxMapHWND()获得),用于把HWND句柄与MFC的封装对象CWnd进行关联,这样就可以通过CWnd::FromHandle()等函数把CWnd对象Attach到一个已有的HWND句柄上,利用MFC的封装函数可以简化对HWND的直接操作。很显然,这里的Assert是因为CWnd对象根据自身的窗口句柄(m_hWnd)从Hash表里找到CWnd对象指针与对象的本身(this)并不相同!这说明,CWnd对象创建时注册到的Hash表与目前检索的Hash表并不是同一个。为什么会是这样的呢?

 

CHandleMap* PASCAL afxMapHWND(BOOL bCreate)

{

AFX_MODULE_THREAD_STATE* pState = AfxGetModuleThreadState();

if (pState->m_pmapHWND == NULL && bCreate)

{

…….

 

pState->m_pmapHWND = new CHandleMap(RUNTIME_CLASS(CTempWnd),offsetof(CWnd, m_hWnd));

 

……

}

 

return pState->m_pmapHWND;

 

看来这个Hash表跟AfxGetModuleThreadState()有关,继续

 

AFX_MODULE_THREAD_STATE* AFXAPI AfxGetModuleThreadState()

{

return AfxGetModuleState()->m_thread.GetData();

}

 

AFX_MODULE_STATE* AFXAPI AfxGetModuleState()

{

_AFX_THREAD_STATE* pState = _afxThreadState;

AFX_MODULE_STATE* pResult;

if (pState->m_pModuleState != NULL)

{

// thread state's module state serves as override

pResult = pState->m_pModuleState;

}

else

{

// otherwise, use global app state

pResult = _afxBaseModuleState.GetData();

}

ASSERT(pResult != NULL);

return pResult;

}

 

那么_afxThreadState是什么呢?

 

EXTERN_THREAD_LOCAL(_AFX_THREAD_STATE, _afxThreadState)

 

class _AFX_THREAD_STATE : public CNoTrackObject

{

public:

_AFX_THREAD_STATE();

virtual ~_AFX_THREAD_STATE();

 

// override for m_pModuleState in _AFX_APP_STATE

AFX_MODULE_STATE* m_pModuleState;

AFX_MODULE_STATE* m_pPrevModuleState;

 

#define THREAD_LOCAL(class_name, ident_name) \

AFX_DATADEF CThreadLocal<class_name> ident_name;

#define EXTERN_THREAD_LOCAL(class_name, ident_name) \

extern AFX_DATA THREAD_LOCAL(class_name, ident_name)

 

分析的结果是 extern CThreadLocal<_AFX_THREAD_STATE> _afxThreadState。

 

template<class TYPE>

class CThreadLocal : public CThreadLocalObject

{

AFX_INLINE TYPE* GetData()

{

TYPE* pData = (TYPE*)CThreadLocalObject::GetData(&CreateObject);

ASSERT(pData != NULL);

return pData;

}

AFX_INLINE operator TYPE*()

{ return GetData(); }

AFX_INLINE TYPE* operator->()

{ return GetData(); }

 

static CNoTrackObject* AFXAPI CreateObject()

{ return new TYPE; }

 

 

可以看出来了,_afxThreadState是一个全局的对象。通过该对象可以获得_AFX_THREAD_STATE对象,后者是线程相关的。CThreadLocalObject的代码不再分析,大概就是检查当前的线程私有数据,如果有则返回,否则创建新的对象(即_AFX_THREAD_STATE)。

 

继续看AfxGetModuleState(),大致的意思是获取与当前线程相关联的AFX_MODULE_STATE对象,如果没有则获取该进程的缺省AFX_MODULE_STATE对象。

 

PROCESS_LOCAL(_AFX_BASE_MODULE_STATE, _afxBaseModuleState)

 

class _AFX_BASE_MODULE_STATE : public AFX_MODULE_STATE

 

#define PROCESS_LOCAL(class_name, ident_name) \

AFX_DATADEF CProcessLocal<class_name> ident_name;

#define EXTERN_PROCESS_LOCAL(class_name, ident_name) \

extern AFX_DATA PROCESS_LOCAL(class_name, ident_name)

 

继续看AfxGetModuleThreadState(),在获得了AFX_MODULE_STATE对象之后,访问其m_thread成员。这又是一个线程相关的数据,可以获得AFX_MODULE_STATE在不同线程中的私有数据。

 

// AFX_MODULE_STATE (global data for a module)

class AFX_MODULE_STATE : public CNoTrackObject

{

// define thread local portions of module state

THREAD_LOCAL(AFX_MODULE_THREAD_STATE, m_thread)

 

现在简单总结一下,AfxGetModuleState()可以获得与执行线程关联的AFX_MODULE_STATE,而AfxGetModuleThreadState()可以获得与执行线程关联的AFX_MODULE_STATE与当前执行线程关联的AFX_MODULE_THREAD_STATE。看起来有点绕,再啰嗦几句。我们可以这样理解,每一个线程在执行的时候,需要以一个Module作为缺省上下文,比如查找资源的时候,默认从该Module里查找。这就是为什么我们需要在DLL的输出函数入口处进行资源切换,其实是把调用者线程的上下文设为当前代码所在的Module,从而保证资源的正确装载。另外,Module里代码需要根据不同的执行线程保存不同的全局数据(是不是为了避免访问的冲突?),于是Module还可以有自己独有的线程相关的数据。所以,AFX_MODULE_STATE可以在不同线程中使用,而AFX_MODULE_THREAD_STATE只能在特定线程中使用。

 

现在再来看afxMapHWND(),其返回的与工作线程关联的Module在工作线程下的Hash表。我们现在可以想象,如果工作线程关联Module的不同,或者相同关联Module下,而不是工作线程下,Hash表是完全不同的。

 

现在继续检查堆栈,发现是Assert来自CWnd的消息循环

 

int CWnd::RunModalLoop(DWORD dwFlags)

{

……

 

if (!AfxGetThread()->PumpMessage())

 

CWinThread* AFXAPI AfxGetThread()

{

// check for current thread in module thread state

AFX_MODULE_THREAD_STATE* pState = AfxGetModuleThreadState();

CWinThread* pThread = pState->m_pCurrentWinThread;

 

// if no CWinThread for the module, then use the global app

if (pThread == NULL)

pThread = AfxGetApp();

 

return pThread;

 

_AFXWIN_INLINE CWinApp* AFXAPI AfxGetApp()

{ return afxCurrentWinApp; }

 

#define afxCurrentWinApp

AfxGetModuleState()->m_pCurrentWinApp

 

原来是获得当前执行线程相关的Module,并获得其包含/对应的CWinThread对象,并执行其消息循环函数。现在终于明白,为什么每个支持MFC的模块都要有一个CWinApp(从CWinThread派生)的全局对象了,原来是用于消息循环的!

 

请注意,如果当前线程没有相关联的Module,则返回当前进程的缺省AFX_MODULE_STATE对象,具体请参见AfxGetModuleState()

 

好了,让我们来看一下,在消息循环里发生了什么。

BOOL CWinThread::PumpMessage()

{

……

 

if (m_msgCur.message != WM_KICKIDLE && !PreTranslateMessage(&m_msgCur))

{

::TranslateMessage(&m_msgCur);

::DispatchMessage(&m_msgCur);

}

return TRUE;

 

BOOL CWinThread::PreTranslateMessage(MSG* pMsg)

{

……

 

// walk from target to main window

CWnd* pMainWnd = AfxGetMainWnd();

if (CWnd::WalkPreTranslateTree(pMainWnd->GetSafeHwnd(), pMsg))

return TRUE;

 

// in case of modeless dialogs, last chance route through main

//   window's accelerator table

if (pMainWnd != NULL)

{

CWnd* pWnd = CWnd::FromHandle(pMsg->hwnd);

if (pWnd->GetTopLevelParent() != pMainWnd)

return pMainWnd->PreTranslateMessage(pMsg);

 

 

原来产生AssertCWnd对象是主窗口对象,也就是CTestMFCDlg,而不是我们后面在工作线程里创建的CAboutDlg。这个问题让我们很疑惑,为什么在CAboutDlg的消息循环里会调用CTestMFCDlg对象呢?仔细看注释,原来消息循环里试图去查找所谓的主窗口(AfxGetMainWnd),并在找到后调用它的消息预处理函数(PreTranslateMessage)。

 

我们看看主窗口在哪里?

 

_AFXWIN_INLINE CWnd* AFXAPI AfxGetMainWnd()

{ CWinThread* pThread = AfxGetThread();

return pThread != NULL ? pThread->GetMainWnd() : NULL; }

 

CWnd* CWinThread::GetMainWnd()

{

if (m_pActiveWnd != NULL)

return m_pActiveWnd;

// probably in-place active

 

// when not inplace active, just return main window

if (m_pMainWnd != NULL)

return m_pMainWnd;

 

return CWnd::GetActiveWindow();

}

 

很显然是想获取当前线程关联的Module对应的CWinThread对应的主窗口/激活窗口。

 

 

因为主线程和工作线程都没有做Module的切换工作,_afxThreadState->m_pModuleState都为空,所以两个线程执行AfxGetModuleState()的结果总是返回进程缺省的AFX_MODULE_STATE对象,即_afxBaseModuleState。所以AfxGetThread()函数返回的必然是theApp对象(CTestMFCApp),后者的m_pMainWnd成员指向的就是CTestMFCDlg对象。

 

在调用CTestMFCDlg的PreTranslateMessage函数的时候,其内部进行了如下检查

 

CFrameWnd* CWnd::GetTopLevelFrame() const

{

if (GetSafeHwnd() == NULL) // no Window attached

return NULL;

 

ASSERT_VALID(this);

 

然后进入了前面提到的CWnd::AssertValid()函数,终于导致Assert的发生。为什么呢?因为afxMapHWND()是在工作线程下运行的,而m_pMainWnd对应的CTestMFCDlg是在主线程下创建的,两者使用的Hash表是不同的。因此工作线程根据HWND查找CWnd对象时自然是找不到,于是自动创建一个新的CWnd,当然与m_pMainWnd不同啦,虽然HWND是相同的。

 

现在我们来想想,为什么MFC要做前面的ASSERT检查呢?为什么要求MFC对象只能在创建线程里使用而不允许跨线程使用呢?就像在ASSERT的位置的注释所言:

 

// Note: if either of the above asserts fire and you are

// writing a multithreaded application, it is likely that

// you have passed a C++ object from one thread to another

// and have used that object in a way that was not intended.

// (only simple inline wrapper functions should be used)

//

// In general, CWnd objects should be passed by HWND from

// one thread to another.  The receiving thread can wrap

// the HWND with a CWnd object by using CWnd::FromHandle.

//

// It is dangerous to pass C++ objects from one thread to

// another, unless the objects are designed to be used in

// such a manner.

 

是不是为了避免资源访问冲突?比如同时操作一个对象等等,单线程总是比多线程简单很多。又或者MFC本身就使用了太多线程相关的数据,跨线程操作会导致混乱?到目前为止也还没有想清楚……

 

到目前为止,我们已经大概知道问题是如何出现的了,那么如何解决呢?这或许才是大多数人想要了解的。

 

1.使用VS2005编译运行,一切正常。

 

2.使用AfxBeginThread()创建线程,而不是CreateThread()

void CTestMFCDlg::OnOK()

{

   AfxBeginThread((AFX_THREADPROC)ThreadFunc,NULL);

}

因为AfxBeginThread内部会自动做一些处理,所以也没有问题。

 

3.另外我们还发现,如果只有一个窗口,即没有CTestMFCDlg窗口存在的情况下,CAboutDlg是可以正常显示的,因为不涉及跨线程访问MFC对象的情况。这就是为什么我们经常在非MFCCOM组件里可以多线程使用单个MFC窗口的原因。MFC并不是只能在主线程里使用,只是不能跨线程传递对象而以。

 

4.有没有可能使用CreateThread()创建线程,而还能在线程里显示窗口的?特别是有些代码是第三方开发的,你无法修改的时候。当然了,AfxBeginThread内部可能也是调用CreateThread这个WindowsAPI,既然它能,我们肯定也能,只是代码的多少而已。有没有可能像前面的文章对DLL输出函数的资源切换那么简单,就用AFX_MANAGE_STATE(AfxGetStaticModuleState())?

 

我们试着加上AFX_MANAGE_STATE(AfxGetStaticModuleState()),结果是

 

_AFXWIN_INLINE HINSTANCE AFXAPI AfxGetResourceHandle()

{ ASSERT(afxCurrentResourceHandle != NULL);

 

#define   afxCurrentResourceHandle   AfxGetModuleState()->m_hCurrentResourceHandle

 

原因是_afxThreadState->m_pModuleState变成了

 

AFX_MODULE_STATE* AFXAPI AfxGetStaticModuleState()

{

AFX_MODULE_STATE* pModuleState = &afxModuleState;

return pModuleState;

}

 

static _AFX_DLL_MODULE_STATE afxModuleState;

 

而原本AfxGetModuleState()返回的是_afxBaseModuleState,两者是不同的。现在连资源都装载不了,更别说下面的消息循环了!而前面我们已经能够装载资源了,所以添加的这句话简直是火上浇油,毫无益处!

 

现在我们就纳闷了,现在的情况跟以前我们遇到的显示DLL里的窗口有什么不同么?为什么之前可以这么做,而现在不可以?看起来两者完全一样嘛!仔细想一想,原来以前的情况是只有一个线程,跨越两个DLL,所以需要切换的只是ModuleState。现在是在同一个DLL/EXE里,需要跨越的是两个线程!哦,这样看来,应该要切换的是ModuleThreadState,让两个线程使用同一个ModuleThreadState。因此,需要线程的创建者把自己的ModuleThreadState传给被创建线程,并进行相关的替换--你可以查看AfxBeginThread/CWinThread的实现代码,而以下是我的简单实现。

 

DWORD CTestMFCDlg::ThreadFunc(PVOID ref_mts)

{

AFX_MODULE_THREAD_STATE* mts=AfxGetModuleThreadState();

 

AFX_MODULE_THREAD_STATE backup_mts;

memcpy(&backup_mts,mts,sizeof(AFX_MODULE_THREAD_STATE));

 

memcpy(mts,(AFX_MODULE_THREAD_STATE*)ref_mts,sizeof(AFX_MODULE_THREAD_STATE));

 

CAboutDlg dlg;

dlg.DoModal();

 

memcpy(mts,&backup_mts,sizeof(AFX_MODULE_THREAD_STATE));

 

return 0;

}

 

void CTestMFCDlg::OnOK()

{

//AfxBeginThread((AFX_THREADPROC)ThreadFunc,NULL);

::CreateThread(NULL,NULL,(LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadFunc,AfxGetModuleThreadState(),NULL,NULL);

}

 

因为线程结束后,线程的私有数据会被删除,所以需要首先保存原有的地址,在最后恢复再删除,否则删除的将是引用的数据。

 

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