ГЛАВА 11 Пулы потоков

В главе 8 мы обсудили синхронизацию потоков без перехода в режим ядра Замеча тельная особенность такой синхронизации — высокое быстродействие. И если Вы озабочены быстродействием потока, сначала подумайте, нельзя ли обойтись синхро низацией в пользовательском режиме.

Вы уже знаете, что создание многопоточных приложений — дело трудное. Вас подстерегают две серьезные проблемы: управление созданием и уничтожением по токов и синхронизация их доступа к ресурсам. Для решения второй проблемы в Windows предусмотрено множество синхронизирующих примитивов- события, сема форы, мьютексы, критические секции и др. Все они довольно просты в использова нии. Но если бы сисгема автоматически охраняла разделяемые ресурсы, вот тогда создавать многопоточные приложения было бы по-настоящемулегко Увы, операци онной системе Windows до этого еще далеко.

Проблему того, как управлять созданием и уничтожением потоков, каждый реша ет по-своему. За прошедшие годы я создал несколько реализаций пулов потоков, рас считанных на определенные сценарии. Однако в Windows 2000 появился ряд новых функций для операций с пулами потоков; эти функции упрощают создание, уничто жение и общий контроль за потоками. Конечно, встроенные в них механизмы носят общий характер и не годятся на все случаи жизни, но зачастую их вполне достаточ но, и они позволяют экономить массу времени при разработке многопоточного при ложения.

Эти функции дают возможность вызывать другие функции асинхронно, через определенные промежутки времени, при освобождении отдельных объектов ядра или при завершении запросов на асинхронный ввод-вывод.

Пул подразделяется на четыре компонента, которые описываются в таблице 11-1.

Таблица 11-1. Компоненты поддержки пула потоков

При инициализации процесса никаких издержек, связанных с перечисленными в таблице компоненчами поддержки, не возникает. Однако, как только вызывается одна из функций пула потоков, для процесса создается набор этих компонентов, и неко торые из них сохраняются до его завершения. Как видите, издержки от применения этих функций отнюдь не малые: частью Вашего процесса становится целый набор потоков и внутренних структур данных. Так что, прежде чем пользоваться ими, тща тельно взвесьте все «за» и «против»

О'кэй, теперь, когда я Вас предупредил, посмотрим, как все это работает.

Сценарий 1: асинхронный вызов функций

Допустим, у Вас есть серверный процесс с основным потоком, который ждет клиен тский запрос. Получив его, он порождает отдельный поток для обработки этого зап роса Тем самым основной поток освобождается для приема следующего клиентского запроса. Такой сценарий типичен в клиент-серверных приложениях. Хотя он и так то незагейлив, при желании его можно реализовать с использованием новых функ ций пула потоков.

Получая клиентский запрос, основной поток вызывает:

BOOL QueueUserWorkItem( PTHREAD_START_ROUTINE pfnCallback, PVOID pvContext, ULONG dwFlags);

Эта функция помещает «рабочий элемент" (work item) в очсрсдь потока в пулс и тут же возвращает управление. Рабочий элемент — это просто вызов функции (па которую ссылается параметр pfnCallback), принимающей единственный параметр, pvContext. В конечном счете какой-то поток из пула займется обработкой этого эле

мента, в результате чего будет вызвана Ваша функция. У этой функции обратного вызова, за реализацию которой отвечаете Вы, должен быть следующий прототип:

DWORD WINAPI WorkItemFunc(PVOID pvContext);

Несмотря па то что тип возвращаемого значения определен как DWORD, на са мом деле оно игнорируется.

Обратите внимание, что Вы сами никогда не вызываете CreateThread Она вызы вается из пула потоков, автоматически создаваемого для Вашего процесса, а к функ ции WorkItemFunc обращается один из потоков этого пула. Кроме того, данный поток не уничтожается сразу после обработки клиентского запроса, а возвращается в пул, оставаясь готовым к обработке любых других элементов, помещаемых в очередь. Ваше приложение может стать гораздо эффективнее, так как Вам больше не придется со здавать и уничтожать потоки для каждого клиентского запроса. А поскольку потоки связаны с определенным портом завершения, количество одновременно работающих потоков не может превышать число процессоров более чем в 2 раза. За счет этого переключения контекста происходят реже.

Многое в пуле потоков происходит скрытно от разработчика: QueueUserWorkItem проверяет число потоков, включенных в сферу ответственности компонента поддер жки других операций (нс относящихся к вводу-выводу), и в зависимости от текущей нагрузки (количества рабочих элементов в очереди) может передать емудругие по токи. После этого QueueUserWorkltem выполняет операции, эквивалентные вызову PostQueuedCompletionStatus, пересылая информацию о рабочем элементе в порт за вершения ввода-вывода. В конечном счете поток, ждущий на этом объекте, извлекает Ваше сообщение (вызовом GetQueuedCompletionStatus} и обращается к Вашей функ ции. После того как она возвращает управление, поток вновь вызывает GetQueued ComplettonStatus, ожидая появления следующего рабочего элемента

Пул рассчитан на частую обработку асинхронного ввода-вывода — всякий раз, когда поток помещает в очередь запрос на ввод-вывод к драйверу устройства Пока драйвер выполняет его, поток, поставивший запрос в очередь, не блокируется и мо жет заниматься другой работой. Асинхронный ввод-вывод — ключ к созданию высо коэффективных, масштабируемых приложений, так как позволяет одному потоку обрабатывать запросы от множества клиентов по мере их поступления; ему не при ходится обрабатывать их последовательно или останавливаться, ожидая завершения ввода вывода.

Но Windows накладывает одно ограничение на запросы асинхронного ввода-вы вода, если поток, послав такой запрос драйверу устройства, завершается, данный зап рос теряется н никакие потоки о его судьбе не уведомляются. В хорошо продуман ном пуле, число потоков увеличивается и уменьшается в зависимости от потребнос тей его клиентов Поэтому, если поток посылает запрос и уничтожается из-за сокра щения пула, то уничтожается и этот запрос. Как правило, это не совсем то, что хоте лось бы, и здесь нужно найти какое-то решение.

Если Вы хотите поместить в очередь рабочий элемент, который выдает запрос на асинхронный ввод-вывод, то не сможете передать этот элемент компоненту поддер жки других операций в пуле потоков. Его примет лишь компонент поддержки ввода вывода. Последний включает набор потоков, которые не завершаются, пока есть хотя бы один запрос на ввод-вывод; поэтому для выполнения кода, выдающего запросы на асинхронный ввод-вывод, Вы должны пользоваться только этими потоками.

Чтобы передать рабочий элемент компоненту поддержки ввода-вывода, Вы може те по-прежнему пользоваться функцией QueueUserWorkltem, но в параметре dwFlags

следует указать флаг WT_EXECUTEINIOTHREAD. А обычно Вы будете указывать в этом параметре флаг WT_EXECUTEDEFAULT (0) — он заставляет систему передать рабочий элемент компоненту поддержки других операций (не связанных с вводом-выводом).

В Windows есть функции (вроде RegNotifyChangeKeyValue), которые асинхронно выполняют операции, не относящиеся к вводу-выводу. Они также требуют, чтобы вызывающий поток не завершался преждевременно. С этой целью Вы можете исполь зовать флаг WT_EXECUTETNPERSISTENTTHREAD, который заставляет поток таймера выполнять поставленную в очередь функцию обратного вызова для рабочего элемен та. Так как этот компонент существует постоянно, асинхронная операция в конечном счете обязательно будет выполнена Вы должны позаботиться о том, чтобы функция обратного вызова выполнялась быстро и не блокировала работу компонента поддер жки таймера.

Хорошо продуманный пул должен также обеспечивать максимальную готовность потоков к обработке запросов. Если в пуле четыре потока, а в очереди сто рабочих элементов, то единовременно можно обработать только четыре элемента Это не проблема, если на обработку каждого элемента уходит лишь несколько миллисекунд, но в ином случае программа не сумеет своевременно обслуживать запросы.

Естественно, система не настолько умна, чтобы предвидеть, чем будет заниматься функция Вашего рабочего элемента, но если Вам заранее известно, что па это уйдет длительное время, вызовите QueueUserWorkltem с флагом WT_EXECUTELONGFUNC TION — он заставит пул создать новый поток, если остальные потоки будут в это вре мя заняты. Так, добавив в очередь 10 000 рабочих элементов (с флагом WT_EXECUTE LONGFUNCTION), Вы получите 10 000 новых потоков в пуле. Чтобы избежать этого, делайте перерывы между вызовами QueueUserWorkltem, и тогда часть потоков успсст завершиться до порождения новых.

Ограничение на количество потоков в пуле накладывать нельзя, иначе может воз никать взаимная блокировка потоков. Представьте очередь из 10 000 элементов, заб локированных 10 001-м и ждущих его освобождения. Установив предел в 10 000, Вы запретите выполнение 10001-го потока, и в результате целых 10 000 потоков оста нутся навечно заблокированными.

Используя функции пула, будьте осторожны, чтобы нс доводить дело до тупико вых ситуаций. Особую осторожность проявляйте, если функция Вашего рабочего эле мента использует критические секции, семафоры, мьютексы и др. — это увеличивает вероятность взаимной блокировки. Вы должны всегда точно знать, поток какого ком понента пула выполняет Ваш код. Также будьте внимательны, если функция рабочего элемента содержится в DLL, которая может быть динамически выгружена из памяти. Поток, вызывающий функцию из выгруженной DLL, приведет к нарушению доступа. Чтобы предотвратить выгрузку DLL при наличии рабочих элементов в очереди, со здайте контрольный счетчик для таких элементов: его значение должно увеличиваться перед вызовом QueueUserWorkItem и уменьшаться после выполнения функции рабо чего элемента. Выгрузка DLL допустима только после того, как этот счетчик обиулится.

Сценарий 2: вызов функций через определенные интервалы времени

Иногда какие-то операции приходится выполнять чсрсз определенные промежутки времени. В Windows имеется объект ядра «ожидаемый таймер", который позволяет легко получатьуведомления по истечении заданного времени. Многие программис ты создают такой объект для каждой привязанной к определенному времени задаче, но это ошибочный путь, ведущий к пустой трате системных ресурсов. Вместо этого

Вы можете создать единственный ожидаемый таймер и каждый раз перенастраивать его на другое время ожидания. Однако такой код весьма непрост. К счастью, теперь эту работу можно поручить новым функциям пула потоков.

Чтобы какой-то рабочий элемент выполнялся через определенные интервалы времени, первым делом создайте очередь таймеров, вызвав функцию:

HANDLE CreateTimerQueue();

Очередь таймеров обеспечивает организацию набора таймеров. Представьте, что один исполняемый файл предоставляет несколько сервисов. Каждый сервис может потребовать создания таймеров, скажем, для определения того, какой клиент перестал отвечать, для сбора и обновления некоей статистической информации по расписа нию и т. д, Выделять каждому сервису ожидаемый таймер и отдельный поток крайне неэффективно. Вместо этого у каждого сервиса должна быть своя очередь таймеров (занимающая минимум системных ресурсов), а поток компонента поддержки тайме ра и объект ядра «ожидаемый таймер» должны разделяться всеми сервисами. По окон чании работы сервиса его очередь вместе со всеми созданными в ней таймерами просто удаляется.

Вы можете создавать таймеры в очереди, вызывая функцию:

ROOL CreateTimerQueueTimer( PHANDLE phNewTimer, HANDLE hTimerQueue, WAITORTIMERCALLBACK pfnCallback, PVOID pvContext, DWORD dwOueTime, DWORD dwPeriod, ULONG dwFlags);

Во втором параметре Вы передаете описатель очереди, в которую нужно помес тить новый таймер. Если таймеров немного, в зтом параметре можно передать NULL и вообще не вызывать CreateTimerQueue, Такое значение параметра заставит функцию CreateTimerQueueTimer использовать очередь по умолчанию и упростит программи рование. Параметры pfnCallback и pvContext указывают на Вашу функцию обратного вызова и данные, передаваемые сй в момент срабатывания таймера. Параметр dwDue Time задает время первого срабатывания, a dwPeriod — время последующих срабаты ваний. (Передача в dwDueTime нулевого значения заставляет систему вызвать Вашу функцию по возможности немедленно, что делает функцию CreateTimerQueueTimer похожей на QueueUserWorkItem,) Если dwPeriod равен 0, таймер сработает лишь раз, и рабочий элемент будет помещен в очередь только единожды. Описатель нового тай мера возвращается в пареметре phNewTimer.

Прототип Вашей функции обратного вызова должен выглядеть так:

VOID WINAPI WaitOrTimerCallback( PVOTD pvContext, BOOL fTimerOrWaitFired);

Когда она вызывается, параметр fTimerOrWaitFired всегда принимает значение TRUE, сообщая тем самым, что таймер сработал.

Теперь поговорим о параметре dwFlags функции CreateTimerQueueTimer. Он сооб щает функции, как обрабатывать рабочий элемент, помещаемый в очередь. Вы може те указать флаг WT_EXECUTEDEFAULT, если хотите, чтобы рабочий элемент был об работан одним из потоков пула, контролируемых компонентом поддержки других операций, WT_EXECUTEINIOTHREAD — если в определенный момент нужно выдать

асинхронный запрос на ввод-вывод, или WT_EXECUTEINPERSISTENTTHREAD — если элементом должен заняться один из постоянных потоков. Для рабочего элемента, требующего длительного времени обработки, следует задать флаг WT_EXECUTELONG FUNCTION

Вы можете пользоваться еще одним флагом, WT_EXECUTEINTIMERTHREAD, кото рый нуждается в более подробном объяснении. Как видно из таблицы 11-1, пул пото ков включает компонент поддержки таймера Этот компонент создает единственный объект ядра "ожидаемый таймер», управляя временем его срабатывания, и всегда со стоит из одного потока Вызывая CreateTimerQueueTimer, Вы заставляете его пробу диться, добавить Ваш таймер в очередь и перенастроить объект ядра "ожидаемый таймер». После этого поток компонента поддержки таймера переходит в режим «тре вожного» ожидания АРС-вызова от таймера. Обнаружив АРС-вызов в своей очереди, поток пробуждается, обновляет очередь таймеров, перенастраивает объект ядра "ожи даемый таймер", а зачем решает, что делать с рабочим элеменюм, который теперь следует обработать.

Далее поток проверяет наличие следующих флагов: WT_EXУCUTEDEFAULT, WT_EXE CUTEINTOTHREAD, WT_EXECUTEINPERSISTENTTHREAD, WT_EXECUTELONGFUNCTION и WT_EXECUTEINTIMERTHREAD И сейчас Вы, наверное, поняли, что делает флаг WT_EXECUTEINTIMERTHREAD: он заставляет поток компонента поддержки таймера обработать рабочий элемент. Хотя такой механизм обработки элемента более эффек тивен, он очень опасен! Пока выполняется функция рабочего элемента, поток ком понента поддержки таймера ничем другим заниматься не может Ожидаемый таймер будет по-прежнему ставить АРС-вызовы в соответствующую очередь потока, но эти рабочие элементы не удастся обработать до завершения текущей функции. Так что, поток компонента поддержки танмера годится для выполнения лишь «быстрого" кода, не блокирующего этот ресурс надолго.

Флаги WT_EXECUTEINIOTHREAD, WT_EXECUTEINPERSISTENTTHREAD и WT_EXE CUTEINTIMERTHREAD являются взаимоисключающими. Если Вы не перелаете ни один из этих флагов (или используете WT_EXECUTEDEFAULT), рабочий элемент помеща ется в очередь одною из потоков в компоненте поддержки других операций (не свя занныхс вводом-выводом), Kpоме того, WT_EXECUTELONGFUNCTION игнорируется, если задан флаг WT_EXECUTEINTIMERTHREAD.

Ненужный таймер удаляется с помощью функции.

BOOL DeleteTimerQueueTimer( HANDLE hTimerQueue, HANDLE hTimer, HANDLE hCompletionEvent);

Вы должны вызывать ее даже для «одноразовых» таймеров, если они уже сработа ли Параметр hTimerQueue указывает очередь, в которой находится таймер, a hTimer — удаляемый таймер, последний описатель возвращается CreateTtmetQuetteTtmer при создании таймера

Последний параметр, hCompletionEvent, определяет, каким образом Вас следует уведомлять об отсутствии необработанных рабочих элементов, поставленных в оче редь этим таймером. Если в нем передать INVALID_HANDLE_VALUE, функция Delete TimerQueueTimer вернет управление только после обработки всех поставленных в очередь элементов. Задумайтесь, что это значит: удалив таймер в процессе обработ ки запущенного им рабочего элемента, Вы создаете тупиковую ситуацию, так? Вы ждете окончания его обработки и сами жс прерываете ее! Вот почему ноток может

удалить таймер, только если это не он обрабатывает рабочий элемент, поставленный в очередь данным таймером.

Кроме того, используя поток компонента поддержки таймера, никогда не удаляй те какой-либо из таймеров во избежание взаимной блокировки. Попытка удалить таймер приводит к тому, что в очередь этого потока помещается АРС-уведомление. Но если поток ждет удаления таймера, то сам удалить его он уже не в состоянии — вот и тупик.

Вместо значения INVALID_HANDLE_VALUE в параметре hCompletionEvent можни передать NULL. Это подскажет функции, что таймер следует удалить — и чем раньше, тем лучше. В таком случае DeleteTimerQueueTimer немедленно вернет управление, но Вы не узнаете, когда будут обработаны все элементы, поставленные в очередь этим таймером. И, наконец, в параметре hCompletionEvent можно передать описатель объек та ядра "событие». Тогда DeleteTimerQueueTimer немедленно вернет управление, а по ток компонента поддержки таймера освободит событие, как только будут обработа ны все элементы из очереди, Но прежде чем вызывать DeleteTimerQueueTimer, Вы дол жны позаботиться о том, чтобы это событие находилось в занятом состоянии, иначе Ваша программа ошибочно решит, что всс элементы уже обработаны.

Вы можете изменять время первого и последующих срабатываний существующе го таймера, используя функцию:

BOOL ChangeTimerQueueTimer( HANDLF hTimerQueue, HANDLE hTimer, ULONG dwDueTime, ULONG dwPeriod);

Ей передаются описатели очереди и самого таймера, который надо перенастро ить, а также параметры dwDueTime и dwPeriod (время срабатывания и периодичность). Учтите: эта функция нс влияет на уже сработавший «одноразовый" таймер. Вы може те применять ее совершенно свободно, без всяких опасений насчет тупиковых ситу аций.

Для удаления очереди таймеров предназначена функция:

BOOL DeleteTimerQueueEx( HANDLE hTimerQueue, HANDLE hCompletionEvent);

Она принимает описатель существующей очереди и удаляет все таймеры в ней, избавляя от необходимости вызова DeleteTimerQueueTimer для каждого таймера по отдельности. Параметр hCompletionEvent идентичен такому же параметру функции DeleteTimerQueueTimer, а это значит, что, как и в предыдущем случае, Вы должны по мнить о возможности тупиковых ситуаций, — будьте осторожны.

Прежде чем рассматривать следующий вариант, позвольте обратить Ваше внима ние на несколько нюансов. Компонент поддержки таймера создает объект ядра «ожи даемый таймер», и тот посылает АРС-вызовы в очередь, а не переходит в свободное состояние. Иначе говоря, операционная система постоянно ставит АРС-вызовы в оче редь, и события таймера никогда не теряются. Такой механизм гарантирует, что на писанная Вами функция обратного вызова будет срабатывать с заданной периодич ностью. Только имейте в виду, что все это происходит с использованием множества потоков, а значит, какие-то части этой функции, видимо, потребуют синхронизации.

Если Вас это не устраивает и Вы хотите, чтобы новый вызов помещался в очередь, скажем, через 10 секунд после завершения обработки предыдущего, создавайте в кон це функции рабочего элемента однократно срабатывающие таймеры. Или единствен

ный таймер, ни с длительным временем ожидания, а в конце все той же функции вызывайте ChangeTimerQueueTimer для псренастройкитаймера

Программа-пример TimedMsgBox

Эта программа, «11 TimedMsgBox.exe» (см листинг на рис 11-1), показывает, как пользоваться таймерными функциями пула потоков для создания окна, автоматичес ки закрываемого через заданное время в отсутствие реакции пользователя Файлы исходного кода и ресурсов этой программы находятся в каталоге 11 TimedMsgBox на компакт-диске, прилагаемом к книге

При запуске программа присваивает глобальной переменной g_nSecLeft значение 10 Этa переменная определяет, сколько времени (в секундах) программа ждет реакции пользователя на сообщение, показанное в окнс Далее вьпывается CreateTtmerQueue Timer, настраивающая пул на ежесекундный вызов MsgBoxTimeout Инициализировав все необходимые переменные, программа обращается к MessageBox и выводит окно, показанное ниже

Пока ожидается ответ от пользователя, один из потоков пула каждую секунду вы зывает функцию MsgBoxTimeout, которая находит описатель этого окна, уменьшает значение глобальнй переменной g_nSecLeft на 1 и обновляет строку в окне При пер вом вызове MsgBoxTimeout окно выглядит так

Десятый вызов MsgBoxTimeout обнуляет g_nSecLeft, и тогда MsgBoxTimeout вызыва ет EndDialog, чтобы закрыть окно После этого функция MessageBox, вызванная пер вичным потоком, возвращает управление, и вызывается DeletelimerQueueTtmer, застав ляющая пул прекратить вызовы MsgBoxTimeout В результате открывается другое окно, где сообщается о том, что никаких действий в отведенное время не предпринято

Если же пользователь успел отреагировагь на первое сообщение, на экране появ ляется то же окно, но с другим !екстом

TimedMsgBox

Сценарий 3: вызов функций при освобождении отдельных объектов ядра

Microsoft обнаружила, что во многих приложениях потоки порождаются только для того, чтобы ждать на тех или иных объектах ядра. Как только объект освобождается, поток посылает уведомление и снова переходит к ожиданию того же объекта. Неко торые разработчики умудряются писать программы так, что в них создается несколь ко потоков, ждущих один объект. Это невероятное расточительство системных ресур сов Конечно, издержки от создания потоков существенно меньше, чем от создания процессов, но и потоки не воздухом питаются У каждого из них свой стек, не говоря уж об огромном количестве команд, выполняемых процессором при создании и унич тожении потока Поэтому надо стараться сводить любые издержки к минимуму.

Если Вы хотитe зарегистрировать рабочий элемент так, чтобы он обрабатывался при освобождении какого-либо объекта ядра, используйте еще одну новую функцию пула потоков

BOOL RegisterWaitForSingleOb]ect( PHANOLE phNewWaitObject, HANDLE hObject, WAITORTIMERCALLBACK pfnCallback, PVOIO pvContext, ULONG dwMilliseconrts, ULONG dwFlags);

Эта функция передает Ваши параметры компоненту поддержки ожидания в пуле , потоков. Вы сообщаете ему, что рабочий элемент надо поставить в очередь, как толь

ко освободится объект ядра (на который указывает bObject) Кроме того, Вы можете задать ограничение по времени, т. e. элемент будет помещен в очередь через опреде ленное время, даже если объект ядра так и нс освободится (При этом допустимы значения INFINITE и 0.) В общем, эта функция похожа на хорошо известную функ цию WattForSingIeObject (см. главу 9). Зарегистрировав рабочий элемент на ожидание указанного объекта, RegisterWaitForStngleObject возвращает в параметре phNewWait Object описатель, идентифицирующий объект ожидания

Данный компонент реализует ожидание зарегистрированных объектов через Wait ForMultipleObjects и поэтому накладывает те же ограничения, что и эта функция Одно из них заключается в том, что нельзя ожидать тот жс объект несколько paз. Так что придется вызывать DuplicateHandle и отдельно регистрировать исходный и продуб лированный описатель Вам должно быть известно, что единовременно функция WaitForMultipleObjects способна отслеживать не болсе 64 (MAXIMUM_WAIT_OBJECTS) объектов А что будет, если попробовить зарегистрировать с ее помощью более 64 объектов? Компонент поддержки ожидания создаст еще один поток, который тоже вы зовет WaitForMultipleObjects. (На самом деле новый поток создается на каждые 63 объек та, потому что потокам приходится использовать объект ядра «ожидаемый таймер", контролирующий таймауты)

По умолчанию рабочий элемент, готовый к обработке, помещается в очередь к потокам компонента поддержки других операций (не связанных с вводом-выводом). В конечном счете один из его потоков пробудится и вызовет Вашу функцию, у кото рой должен быть следующий прототип.

VOID WINAPI WaitOrTimerCallbackFunc( PVOID pvContext, BOOLEAN fTimerOrWaitFired);

Параметр pfTimerOrWaitFired принимает значение TRUE, если время ожидания ис текло, или FALSE, если объект освободился раньше.

В параметре dwFlags функции RegisterWaitForSingleObject можно передать флаг WT_EXECUTEINWAITTHREAD, который заставляет выполнить функцию рабочего эле мента в одном из потоков компонента поддержки ожидания. Это эффективнее, пото му что тогда рабочий элемент не придется ставить в очередь компонента поддержки других операций. Но в то же время и опаснее, так как этот поток не сможет ждать освобождения других объектов. Используйте этот флаг, только если Ваша функция выполняется быстро

Вы можете также передать флаг WT_EXECUTEINIOTHREAD, если Ваш рабочий эле мент выдаст запрос на асинхронный ввод-вывод, или WT_EXECUTEINPERSISTENT THREAD, если ему понадобится операция с использованием постоянно существующе го потока. В случае длительного выполнения функции рабочего элемента можно при менить флаг WT_EXECUTELONGFUNCTION Указывайте этот флаг, только если рабо чий элемент передается компоненту поддержки ввода-вывода или других операций, — функцию, требующую продолжительной обработки, нельзя выполнять в потоке, ко торый относится к компоненту поддержки ожидания.

И последний флаг, о котором Вы должны знать, — WT_EXECUTEONLYONCE. До пустим, Вы зарегистрировались на ожидание объекта ядра "процесс" После перехо да в свободное состояние он так и останется в этом состоянии, что заставит компо нент поддержки ожидания постоянно включать в очередь рабочие элементы. Так вот, чтобы избежать этого, Вы можете использовать флаг WT_EXECUTEONLYONCE — он сообщает пулу потоков прекратить ожидание объекта после первой обработки рабо чего элемента.

Теперь представьте, что Вы ждете объект ядра "событие с автосбросом": сразу после освобождения он тут же возвращается в занятое состояние; при этом в очередь ста вится соответствующий рабочий элемент. На этом этапе пул продолжает отслеживать объект и снова ждет его освобождения или того момента, когда истечет время, выде ленное на ожидание. Если состояние объекта Вас больше не интересует, Вы должны снять его с регистрации. Это необходимо даже для отработавших объектов, зарегис трированных с флагом WT_EXECUTEONLYONCE. Вот как выглядит требуемая для этого функция:

BOOL UnregisterWaitEx( HANOLE hWaitHandle, HANDLE hCompletionEvent);

Первый параметр указывает на объект ожидания (его описатель возвращается RegisterWaitForSingleObject), а второй определяет, каким образом Вас следует уведом лять о выполнении последнего элемента в очереди. Как и в DeleteTimerQueueTimer, Вы можете передать в этом параметре NULL (если уведомление Вас не интересует), INVA LID_HANULEVALUF, (функция блокируется до завершения обработки всех элементов в очереди) или описатель объекта-события (переходящего в свободное состояние при завершении обработки очередного элемента). В ответ на неблокирующий вызов Unre gisterWaitEx возвращает TRUE, если очередь пуста, и FALSE в ином случае (при этом GetLastError возвращает STATUS_PENDING).

И вновь будьте осторожны, передавая значение INVALIDHANDLE_VALUE. Функция рабочего элемента заблокирует сама себя, если попытается снять с регистрации выз вавший cc объект ожидания. Такая попытка подобна команде: приостановить меня, пока я не закончу выполнение, — полный тупик. Но UnregisterWaitEx разработана так, чтобы предотвращать тупиковые ситуации, когда поток компонента поддержки ожи дания выполняет рабочий элемент, а тот пытается снять с регистрации запустивший его объект ожидания. И еще один момент: не закрывайте описатель объекта ядра до тех пор, пока не снимете его с регистрации. Иначе недействительный описатель по падет в WaitForMultipleObjects, к которой обращается поток компонента поддержки ожидания. Функция моментально завершится с ошибкой, и этот компонент переста нет корректно работать.

И последнее- никогда не вызывайте PulseEvent для освобождения объекта-события, зарегистрированного на ожидание. Поток компонента поддержки ожидания скорее всего будет чем-то занят и пропустит этот импульс от PulseEvent. Но эта проблема для Вас не нова — PulseEvent создает ее почти во всех архитектурах поддержки потоков

Сценарий 4; вызов функций по завершении запросов на асинхронный ввод-вывод

Последний сценарий самый распространенный. Ваше серверное приложение выдает запросы на асинхронный ввод-вывод, и Вам нужен пул потоков, готовых к их обра ботке. Это как раз тот случай, на который и были изначально рассчитаны порты за вершения ввода-вывода Если бы Вы управляли собственным пулом потоков, Вы со здали бы порт завершения ввода-вывода и пул потоков, ждущих на этом порте Kpo мс того, Вы открыли бы пару-тройку устройств ввода-вывода и связали бы их описа тели с портом. По мерс завершения асинхронных запросов на ввод-вывод, драйверы устройств помещали бы «рабочие элементы» в очередь порта завершения.

Это прекрасная архитектура, позволяющая небольшому количеству потоков эф фективно обрабатывать несколько рабочих элементов, и очень хорошо, что она за

ложена в функции пуля потоков. Благодаря этому Вы сэкономите уйму времени и сил. Для использования преимуществ данной архитектуры надо лишь открыть требуемое устройство и сопоставить его с компонентом поддержки других операций (не свя занных с вводом-выводом) Учтите, что все потоки в этом компоненте ждут на порте завершения Чтобы сопоставить устройство с компонентом поддержки других опе раций, вызовите функцию:

BOOL BindIoCompletionCallback( HANDLE hDevice, POVERLAPPED_COMPLETION_ROUTINE pfnCallback, ULONG dwFlags);

Эта функция обращается к CreateIoCompletionPort, передавая eй hDevice и описа тель внутреннего порта завершения. Ее вызов также гарантирует, что в компоненте поддержки других операций есть хотя бы один поток Ключ завершения, сопостав ленный с устройством, — это адрес перекрывающейся подпрограммы завершения Так что, когда ввод-вывод на устройство завершается, компонент пула уже знает, какую функцию надо вызвать для обработки завершенного запроса. У подпрограммы завер шения должен быть следующий прототип:

VOID WINAPI OverlappedCompletionRoutine( DWORD dwErrorCode, DWORD dwNumberOfBytesTransfeгred, POVERLAPPED pOverlapped);

Заметьте, структура OVERLAPPED передается не в BindIoCompletionCallback, а в функции типа ReadFile и WriteFile. Сиосма внутренне отслеживает эту структуру вме сте с запросом на ввод-вывод. После его завершения система поместит адрес струк туры в порт завершения для последующей передачи Вашей OverlappedCompletion Routine А поскольку адрес подпрограммы завершения — это и ключ завершения, то для передачи дополнительной контекстной информации в OverlappedCompletion Routine Вы должны прибегнуть к традиционному трюку и разместить эту информа цию в конце структуры OVERLAPPED.

Также учтите, что закрытие устройства приводит к немедленному завершению всех текущих запросов на ввод-вывод и дает ошибку Будьте готовы к этому в своей функ ции обратного вызова Если Вы хотите, чтобы после закрытия устройства функции обратного вызова больше не выполнялись, создайте в своем приложении контроль ный счетчик. При выдаче запроса на ввод-вывод Вы будете увеличивать его значение на 1, а при завершении — соответственно уменьшать.

Каких-то специальных флагов для функции BindloComplettonCallback сейчас не предусматривается, поэтому Вы должны передавать 0 в параметре dwFlags. Но, по моему, один флаг, WT_EXECUTEINIOTHREAD, ей следовало бы поддерживать. После завершения запроса на ввод-вывод он заставил бы поместить этот запрос в очередь одного из потоков компонента поддержки других операций (не связанных с вводом выводом) Всдь OverlappedCompletionRoutine, вероятно, выдаст еще один запрос на асинхронный ввод-вывод. Однако, если поток завершается, всс выданные им запро сы на ввод-вывод автоматически уничтожаются Кроме того, надо учесть, что потоки в компоненте поддержки других операций создаются и уничтожаются в зависимости от текущей нагрузки. При низкой нагрузке поток может быть закрыт, оставив неза вершенные запросы. Если бы функция BtndIoCompletionCallback поддерживала флаг WT_EXECUTEINIOTHREAD, то поток, ждущий на порте завершения, мог бы пробудить ся и передать результат потоку компонента поддержки ввода-вывода И поскольку эти

потоки никогда не завершаются при наличии запросов, Вы могли бы выдавать такие запросы, не опасаясь потерять их

Флаг WT_EXECUTEINIOTHREAD был бы, конечно, очень удобен, но Вы можете легко эмулировать все то, о чем я сейчас говорил В своей функции OverlappedCompletionRoutme просто вызовите QueueUserWorkltem с флагом WT_EXECUTEINIOTHREAD и передайте нужные данные (наверное, как минимум, структуру OVERLAPPED) Ничего другого функции пула Вам и не предложили бы.