4. Контрольные вопросы
Для чего предназначена функция WaitForSingleObject?
Какие значения и при каких обстоятельствах возвращает функция WaitForSingleObject?
Каким образом дочерние задачи могут использовать объекты синхронизации родительской задачи?
Для чего предназначен объект событие?
Какие виды объектов – событие Вам известны?
Для чего предназначен объект Mutex и каков принцип его работы?
Для чего предназначен семафор и чем он отличается от других объектов синхронизации?
Прокомментируйте работу ожидаемого таймера с ручным сбросом и автосбросом.
В каком состоянии находится ожидаемый таймер после создания?
Как определить текущее значение счетчика семафора?
В чем отличия объекта Mutex от критической секции?
Какой из объектов синхронизации целесообразнее использовать для синхронизации задач одного приложения? Обоснуйте свой ответ.
5. Содержание работы
Ознакомиться с кратким теоретическим материалом, ответить на контрольные вопросы;
определить номер выполняемого варианта;
разработать алгоритм работы учебного приложения;
доработать и отладить программу работы мультизадачного приложения;
требования к разрабатываемому мультизадачному приложению:
должно обеспечивать запуск и одновременную работу до семи задач;
пользователь должен иметь возможность прио-станавливать выполнение всех задач;
приоритет каждой задачи должен быть равным константе THREAD_PRIORITY_NORMAL (нормальный приоритет);
в зависимости от варианта синхронизация процесса рисования между выполняющимися задачами должна производиться с помощью одного из объектов синхронизации: событие, Mutex, семафор или ожидаемый таймер;
каждая задача должна последовательно выполнять рисование следующих геометрических объектов в окне: эллипсов, прямоугольников, а также выводить произвольный текст. Координаты местоположения геометрических объектов и текста в окне, а также их размеры и цвет выбираются каждый раз произвольно при помощи генератора случайных чисел;
каждая задача для всех типов геометрических объектов и текста должна вести учет количества ранее нарисованных объектов начиная с момента запуска задачи. Приостановка выполнения задачи пользователем не должна изменять учитываемые значения. Пользователь должен иметь возможность обнулять учитываемые значения для всех запущенных задач;
задача, производящая рисование выводить свой идентификатор в строку состояния;
задача, выполнившая рисование в главном окне должна временно приостановить свою работу на произвольное время не большее двух секунд, затем возобновляет свою работу
Содержание отчета
Отчет должен содержать следующее:
титульный лист с указанием наименования и цели занятия; фамилии, имени, отчества и номера группы студента; фамилии, имени, отчества преподавателя;
дату выполнения работы;
цель занятия;
номер выполняемого варианта;
условия предложенной задачи;
код программы, реализующей мультизадачное приложение;
выводы о проделанной работе.
Краткий теоретический материал
7.1. Ожидание завершения задачи или процесса
Если нужно дождаться завершения одной задачи или одного процесса, лучше всего воспользоваться для этого функцией WaitForSingleObjectс которой вы уже знакомы из предыдущих приложений.
Прототип функции WaitForSingleObject представлен ниже:
DWORD WaitForSingleObject |
|
|
|
HANDLE hObject, |
// идентификатор объекта |
|
DWORD dwTimeout); |
// время ожидания в миллисекундах |
В качестве параметра hObject этой функции нужно передать идентификатор объекта, для которого выполняется ожидание, а в качестве параметра dwTimeout - время ожидания в миллисекундах (ожидание может быть и бесконечным, если для времени указать значение INFINITE).
Многие объекты операционных систем Microsoft Windows, такие, например, как идентификаторы задач, процессов, файлов, могут находиться в двух состояниях - отмеченном (signaled) и неотмеченном (nonsignaled). В частности, если задача или процесс находятся в состоянии выполнения (то есть работают), соответствующие идентификаторы находятся в неотмеченном состоянии. Когда же задача или процесс завершают свою работу, их идентификаторы отмечаются (то есть переходят в отмеченное состояние).
Если задача создает другую задачу или процесс, и затем вызывает функцию WaitForSingleObject, указав ей в качестве первого параметра идентификатор созданной задачи, а в качестве второго - значение INFINITE, родительская задача переходит в состояние ожидания. Она будет находиться в состоянии ожидания до тех пор, пока дочерняя задача или процесс не завершит свою работу.
Заметим, что функция WaitForSingleObject не проверяет состояние идентификатора дочерней задачи или процесса в цикле, дожидаясь ее (или его) завершения. Такое действие привело бы к тому, что родительской задаче выделялись бы кванты процессорного времени, а это как раз то, чего мы хотели бы избежать. Вместо этого функция WaitForSingleObject сообщает планировщику задач, что выполнение родительской задачи, вызвавшей эту функцию, необходимо приостановить до тех пор, пока дочерняя задача или процесс не завершит свою работу.
Принимая решение о выделении родительской задаче кванта процессорного времени, планировщик проверяет состояние дочерней задачи. Квант времени выделяется планировщиком родительской задаче только в том случае, если дочерняя задача завершила свою работу и ее идентификатор находится в отмеченном состоянии. Такая проверка не отнимает много времени и, следовательно, не приводит к заметному снижению производительности системы.
На рис. 2.1 показано, как задача с номером 1 ожидает завершение задачи с номером 2, имеющей идентификатор hThread2.
Рис. 2.1. Ожидание завершения задачи
Пунктирной стрелкой здесь показано событие, которое ведет к завершению ожидания. Этим событием, очевидно, является завершение работы задачи hThread2.
В качестве примера использования функции WaitForSingleObject для ожидания завершения дочернего процесса, рассмотрим фрагмент исходного текста некого приложения:
if (CreateProcess (NULL, ofn.lpstrFile, NULL, NULL,
FALSE, dwCreationFlags, NULL, NULL, &si, &pi))
{ if(WaitForSingleObject(pi.hProcess, INFINITE) !=WAIT_FAILED)
{ GetExitCodeProcess(pi.hProcess, &dwExitCode);
. . .
}
CloseHandle (pi.hProcess);
CloseHandle (pi.hThread);
}
Здесь главная задача с помощью функции CreateProcess запускает процесс. Идентификатор этого процесса сохраняется в поле hProcess структуры pi. Если запуск процесса произошел успешно, главная задача приложения приостанавливает свою работу до тех пор, пока запущенный процесс не завершит свою работу. Для этого она вызывает функцию WaitForSingleObject, передавая ей идентификатор запущенного процесса.
Если родительский процесс не интересуется судьбой своего дочернего процесса, функция WaitForSingleObject не нужна. В этом случае главная задача может сразу закрыть идентификаторы дочернего процесса и главной задачи дочернего процесса, оборвав “родительские узы”:
if(CreateProcess (NULL, ofn.lpstrFile, NULL, NULL,
FALSE, dwCreationFlags, NULL, NULL, &si, &pi))
{
CloseHandle (pi.hProcess);
CloseHandle (pi.hThread);
}
Запущенный таким образом процесс называется отсоединенным (detached). Он будет жить своей жизнью независимо от состояния запустившего его процесса.
Теперь поговорим о коде завершения функции WaitForSingleObject.
В случае ошибки функция возвращает значение WAIT_FAILED. При этом код ошибки можно получить при помощи функции GetLastError.
Если же функция завершилась успешно, она может вернуть одно из следующих трех значений: WAIT_OBJECT_0, WAIT_TIMEOUT или WAIT_ABANDONED.
Если состояние идентификатора объекта, для которого выполнялось ожидание, стало отмеченным, функция возвращает значение WAIT_OBJECT_0. Таким образом, когда мы ожидаем завершение задачи и задача завершилась “естественным образом”, функция WaitForSingleObject вернет именно это значение.
Если время ожидания, заданное во втором параметре функции WaitForSingleObject истекло, но объект так и не перешел в отмеченное состояние, возвращается значение WAIT_TIMEOUT. Очевидно, при бесконечном ожидании вы никогда не получите этот код завершения.
Код завершения WAIT_ABANDONED возвращается для объекта синхронизации типа Mutex (его мы рассмотрим далее), который не был освобожден задачей, завершившей свою работу. Таким образом, в этом случае ожидание было отменено и соответствующий объект (Mutex) не перешел в отмеченное состояние.
7.2. Объекты – события
Объекты - события - наиболее простая разновидность объектов синхронизации. Они содержат счетчик числа пользователей и две булевы переменные: одна сообщает тип данного объекта-события, другая - его состояние (свободен или занят).
Объекты - события просто уведомляют об окончании какой-либо операции. Объекты-события бывают двух типов: со сбросом вручную (manual-reset events) и с автосбросом (auto-reset events). Первые позволяют возобновлять выполнение сразу нескольких ждущих потоков, вторые - только одного.
Объекты-события обычно используют в том случае, когда какой-то поток выполняет инициализацию, а затем сигнализирует другому потоку, что тот может продолжить работу. Инициализирующий поток переводит объект - событие» в занятое состояние и приступает к своим операциям. Закончив, он сбрасывает событие в свободное состояние. Тогда другой поток, который ждал перехода события в свободное состояние, пробуждается.