Visual C++ Programming MultiThread Department of Digital Contents Sang Il Park

Multi-Threading

개요 멀티태스킹과 멀티스레딩 멀티스레딩의 중요성 멀티태스킹 멀티스레딩 응용 프로그램이 직접 스레드 생성과 파괴를 관리 하나의 CPU가 여러 개의 프로세스를 교대로 수행 멀티스레딩 하나의 CPU가 여러 개의 스레드를 교대로 수행 멀티스레딩의 중요성 응용 프로그램이 직접 스레드 생성과 파괴를 관리 스레드 사용 여부에 따라 응용 프로그램의 성능 차이가 생기므로 중요한 프로그래밍 요소임

MFC 스레드 MFC 스레드 종류 작업자 스레드 사용자 인터페이스 스레드(UI 스레드) 메시지 루프를 가지고 있지 않다. 메시지 루프를 가지고 있다.

작업자 스레드 사용하기: 1. 작업을 수행할 전역함수 선언 UINT DoIt( LPVOID value ) { … Unsigned Integer LPVOID: 32bit 크기를 가지는 임의의 변수형 (ex. 정수, pointer) 1. 작업을 수행할 전역함수 선언 2. 전역함수를 AfxBeginThread를 통해 호출 UINT DoIt( LPVOID value ) { … } AfxBeginThread(DoIt, (LPVOID) value);

작업자 스레드 (1/5) 스레드 생성  CWinThread 타입 객체를 동적으로 생성하고 (스레드 를 만든 후) 이 객체의 주소값을 리턴 CWinThread* AfxBeginThread ( AFX_THREADPROC pfnThreadProc, // 함수이름 LPVOID pParam, // 전달할 파라메터 int nPriority = THREAD_PRIORITY_NORMAL, UINT nStackSize = 0, DWORD dwCreateFlags = 0, LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttrs = NULL );

작업자 스레드 (2/5) 스레드 생성 (cont'd) pfnThreadProc: 스레드 실행 시작점이 되는 함수(=제어 함수)의 주소 제어 함수의 형태  UINT 함수이름 (LPVOID pParam); pParam: 제어 함수에 전달할 인자(32비트) nPriority: 스레드의 우선순위 레벨 nStackSize: 스레드 스택의 크기 dwCreateFlags: 0 또는 CREATE_SUSPENDED lpSecurityAttrs: 보안 설명자와 핸들 상속 정보 CWinThread* AfxBeginThread ( pfnThreadProc, pParam, nPriority, nStackSize, dwCreateFlags, lpSecurityAttrs );

작업자 스레드 (3/5) 스레드 제어 스레드 우선순위 레벨 값을 얻음 스레드 우선순위 레벨 값을 변경 스레드 실행을 일시 정지 스레드를 재시작 int CWinThread::GetThreadPriority (); BOOL CWinThread::SetThreadPriority (int nPriority); DWORD CWinThread::SuspendThread (); DWORD CWinThread::ResumeThread ();

작업자 스레드 (4/5) 스레드 종료 방법 1: 스레드 제어 함수가 리턴. 리턴값이 0이면 일반적으로 정상 종료를 뜻함 방법 2: 스레드 제어 함수 내에서 AfxEndThread() 호출

작업자 스레드 (5/5) 스레드 종료 (cont'd) nExitCode: 스레드 종료 코드 bDelete: 스레드 객체를 메모리에서 제거할 것인지를 나타냄. FALSE를 사용하면 스레드 객체 재사용 가능 void AFXAPI AfxEndThread( UINT nExitCode, BOOL bDelete = TRUE );

코딩연습 다음과 같은 대화상자 기반 프로그램을 만들고 버튼을 만들면 1부터 200까지 더한 수를 계산하는 프로그램을 Thread를 이용하여 만들라.

코딩연습 왼쪽 마우스를 클릭하면 왼쪽에서 오른쪽으로 빨간 막대를 증가시키는 프로그램을 만들어라.

코딩연습 같은 프로그램을 Progress Bar를 붙여서 진행도를 표시하라 Progress Control 주요 맴버 함수: SetRange (min, max) SetPos (value)

UI 스레드 (1/4) UI 스레드 생성 과정 CWinThread 클래스로부터 새로운 클래스를 파생 클래스 선언부와 구현부에 각각 DECLARE_DYNCREATE, IMPLEMENT_DYNCREATE 매크로 선언. CWinThread 클래스가 제공하는 가상 함수 중 일부를 재정의. CWinThread::InitInstance()는 반드시 재정의해야 하며, 나머지 함수는 필요에 따라 재정의함. AfxBeginThread()를 이용하여 새로운 UI 스레드 생성

UI 스레드 (2/4) 스레드 생성  CWinThread 타입 객체를 동적으로 생성하고 (스레드 를 만든 후) 이 객체의 주소값을 리턴 CWinThread* AfxBeginThread ( CRuntimeClass* pThreadClass, int nPriority = THREAD_PRIORITY_NORMAL, UINT nStackSize = 0, DWORD dwCreateFlags = 0, LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttrs = NULL );

UI 스레드 (3/4) 스레드 생성 (cont'd) pThreadClass: 객체 정보를 담고 있는 CRuntimeClass 구조체의 주소 사용 형태  RUNTIME_CLASS(클래스이름) nPriority: 스레드의 우선순위 레벨 nStackSize: 스레드 스택의 크기 dwCreateFlags: 0 또는 CREATE_SUSPENDED lpSecurityAttrs: 보안 설명자와 핸들 상속 정보

UI 스레드 (4/4) 스레드 종료 방법 1: WM_QUIT 메시지를 받아서 메시지 루프가 종료 방법 2: 스레드 제어 함수 내에서 AfxEndThread() 호출

스레드 동기화 (1/3) MFC 클래스 계층도

스레드 동기화 (2/3) 클래스 요약 : 사용하기 위해서는 afxmt.h에 가 필요 CSyncObject 스레드 동기화 클래스를 위한 공통의 인터페이스 제공 CCriticalSection, CEvent, CMutex, CSemaphore 윈도우 운영체제에서 제공하는 스레드 동기화 객체(임계 영역, 이벤트, 뮤텍스, 세마포)를 편리하고 일관성 있게 사용할 수 있도록 만든 클래스 CSingleLock, CMultiLock 스레드 동기화 클래스를 편리하게 사용할 수 있도록 보조 사용하기 위해서는 afxmt.h에 가 필요

스레드 동기화 (3/3) 스레드 동기화가 필요한 상황 스레드 동기화 원리 두 개 이상의 스레드가 공유 리소스를 사용하는 경우 하나의 스레드가 작업을 완료한 후, 기다리고 있던 다른 모든 스레드에게 알려주는 경우 스레드 동기화 원리 스레드 1 매개체 스레드 2 진행 대기

Critical Section(1/2) 용도 장점 단점 같은 프로세스에 속한 스레드 간의 동기화 속도가 빠름 공유 리소스를 접근하는 다수의 스레드가 있을 때 오직 하나의 스레드만 접근할 수 있도록 함 장점 속도가 빠름 단점 서로 다른 프로세스에 속한 스레드 간의 동기화를 위한 목적으로는 사용할 수 없음

Critical Section(2/2) 사용 예 // 전역 변수로 선언 CCriticalSection g_cs; ... // 스레드 1 g_cs.Lock(); // 공유 변수 접근 g_cs.Unlock(); // 스레드 2

Mutex (1/3) 용도 공유 리소스를 접근하는 다수의 스레드가 있을 때 오직 하나의 스레드만 접근할 수 있도록 함 장점 서로 다른 프로세스에 속한 스레드 간의 동기화를 위한 목적으로는 사용할 수 있음 단점 임계 영역보다 속도가 느림

Mutex(2/3) 뮤텍스 생성 bInitiallyOwn: TRUE면 뮤텍스를 생성한 스레드가 소유자가 됨 lpszName: 뮤텍스 이름 lpsaAttribute: 보안 설명자와 핸들 상속 관련 구조체 CMutex::CMutex ( BOOL bInitiallyOwn = FALSE, LPCTSTR lpszName = NULL, LPSECURITY_ATTRIBUTES lpsaAttribute = NULL );

Mutex (3/3) 사용 예 // 전역 변수로 선언 CMutex g_mutex(FALSE, NULL); ... // 스레드 1 g_cs.Lock(); // 공유 변수 접근 g_cs.Unlock(); // 스레드 2

Event (1/5) 이벤트 용도 신호(Signaled)와 비신호(Nonsignaled) 두 개의 상태를 가진 동기화 객체 두 개 이상의 스레드가 공유 리소스를 사용하는 경우  임계 영역, 뮤텍스, 이벤트(자동 리셋) 하나의 스레드가 작업을 완료한 후, 기다리고 있던 다른 모든 스레드에게 알려주는 경우  이벤트(수동 리셋)

Event (2/5) 이벤트 객체를 이용한 동기화 이벤트 객체를 비신호 상태로 생성 하나의 스레드가 초기화 작업을 진행하고, 나머지 스레드는 이벤트 객체에 대해 Lock()을 호출함으로써 이벤트 객체가 신호 상태가 되기를 기다림 스레드가 초기화 작업을 완료하면 이벤트 객체를 신호 상태로 바꿈 기다리고 있던 모든 스레드가 깨어나서 작업을 진행

Event (3/5) 종류 자동 리셋(Auto Reset) 수동 리셋(Manual Reset) 이벤트 객체를 신호 상태로 바꾸면, 기다리는 스레드 중 하나만 깨운 후 자동으로 비신호 상태가 됨 수동 리셋(Manual Reset) 이벤트 객체를 신호 상태로 바꾸면, 계속 신호 상태를 유지. 결과적으로 기다리는 스레드를 모두 깨우게 됨. 리셋을 하려면 명시적으로 함수를 호출해야 함

Event (4/5) 이벤트 생성 bInitiallyOwn: FALSE면 비신호, TRUE면 신호 상태 bManualReset: FALSE면 자동 리셋, TRUE면 수동 리셋 lpszName: 이벤트 이름 lpsaAttribute: 보안 설명자와 핸들 상속 관련 구조체 CEvent::CEvent ( BOOL bInitiallyOwn = FALSE, BOOL bManualReset = FALSE, LPCTSTR lpszName = NULL, LPSECURITY_ATTRIBUTES lpsaAttribute = NULL );

Event (5/5) 이벤트 상태 변경 이벤트 객체를 신호 상태로 바꿈 이벤트 객체를 비신호 상태로 바꿈 이벤트 객체를 신호 상태로 바꾸고, 신호 상태를 기다리는 다른 스레드를 깨운 후, 다시 비신호 상태로 바꿈 BOOL CEvent::SetEvent(); BOOL CEvent::ResetEvent(); BOOL CEvent::PulseEvent();

Semaphore (1/3) Semaphore 한정된 개수의 자원을 여러 스레드가 접근하려고 할 때, 이를 제어하는 동기화 객체 사용 가능한 리소스의 개수(=리소스 카운트)를 유지하여 수행될 수 있는 스레드 개수를 조절

Semaphore (2/3) 세마포를 이용한 동기화 세마포를 생성. 이때 사용 가능한 자원의 개수로 리소스 카운트를 초기화 리소스를 사용할 스레드는 자신이 필요한 리소스 개수만큼 Lock()을 호출하며, Lock()이 성공할 때마다 리소스 카운트 값이 1씩 감소. 리소스 카운트가 0인 상태에서 Lock()을 호출하면 해당 스레드는 대기함. 리소스 사용을 마친 스레드는 자신이 사용한 리소스 개수만큼 Unlock()을 호출하며, 이때마다 리소스 카운트 값이 1씩 증가

Semaphore (3/3) 세마포 생성 lInitialCount: 세마포의 초기값 lMaxCount: 세마포의 최대값 pstrName: 세마포 이름 lpsaAttribute: 보안 설명자와 핸들 상속 관련 구조체 CSemaphore::CSemaphore ( LONG lInitialCount = 1, LONG lMaxCount = 1, LPCTSTR pstrName = NULL, LPSECURITY_ATTRIBUTES lpsaAttributes = NULL );

CSingleLock 클래스 (1/2) 문제 발생: Lock을 하고 나서 Unlock을 하기전 예외상황발생으로 Thread가 종료된다면? CMutex g_mutex(...); MyThread() { g_mutex.Lock(); // 예외 상황 발생  return g_mutex.Unlock(); }

CSingleLock 클래스 (1/2) 문제 발생: Lock을 하고 나서 Unlock을 하기전 예외상황발생으로 Thread가 종료된다면? 어떤 경우든 Thread가 종료되면 자동으로 Unlock를 부르게 해야 한다 CMutex g_mutex(...); MyThread() { g_mutex.Lock(); // 예외 상황 발생  return g_mutex.Unlock(); }

CSingleLock 클래스 (2/2) 해결 방법: CSingleLock은 소멸자가 자동으로 Unlock을 불러줌 CMutex g_mutex(...); MyThread() { CSingleLock lock(&g_mutex); lock.Lock(); // 예외 상황 발생 lock.Unlock(); }

CMultiLock 클래스 여러 개의 Sync Object를 동시에 lock하고 싶다면?  CMultiLock을 사용 CEvent g_event[3]; CSyncObject* g_pSyncObjects[3] = { &g_event[0], &g_event[1], &g_event[2] }; MyThread() { CMultiLock multiLock(g_pSyncObjects, 3); multiLock.Lock(); ... }

그 동안 배운 것들 MFC 구조 MFC로 그림 그리기(GDI, DC) 마우스와 키보드 타이머 메뉴와 툴바/상태바 FILE Input/Output Controls Dialog Box Document/View Architecture (SDI/MDI) Mutli-Threading

기말고사: 6월 19일 수업시간/수업장소 점수(학점)공고: 6월 24일 (홈페이지) 이의신청기간: 6월24일~6월25일 한 학기 동안 수고하셨습니다. 기말고사: 6월 19일 수업시간/수업장소 점수(학점)공고: 6월 24일 (홈페이지) 이의신청기간: 6월24일~6월25일