基于TCP/IP的多線程通信及其在遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間:2008/6/3 0:00:00 訪問次數(shù):884

作者：上海交通大學(xué)自動(dòng)化研究所（200030）王金廉謝劍英賈青來源：《電子技術(shù)應(yīng)用》　 基于tcp/ip的多線程通信及其在遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘要：提出了一種在windows nt下基于tcp/ip協(xié)議的多線程通信的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法，在此基礎(chǔ)上給出了多線程通信在蓄電池遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)例。

關(guān)鍵詞：多線程實(shí)時(shí)性 tcp/ip協(xié)議遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

傳統(tǒng)的應(yīng)用程序都是單線程的，即在程序運(yùn)行期間，由單個(gè)線程獨(dú)占cpu的控制權(quán)，負(fù)責(zé)執(zhí)行所有任務(wù)。在這種情況下，程序在執(zhí)行一些比較費(fèi)時(shí)的任務(wù)時(shí)，就無法及時(shí)響應(yīng)用戶的操作，影響了應(yīng)用程序的實(shí)時(shí)性能。在監(jiān)控系統(tǒng)，特別是遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中，應(yīng)用程序往往不但要及時(shí)把監(jiān)控對(duì)象的最新信息反饋給監(jiān)視客戶（通過圖形顯示），還要處理本地機(jī)與遠(yuǎn)程機(jī)之間的通信以及對(duì)控制對(duì)象的實(shí)時(shí)控制等任務(wù)，這時(shí) ，僅僅由單個(gè)線程來完成所有任務(wù)，顯然無法滿足監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求。在dos系統(tǒng)下，這些工作可以由中斷來完成。而在windows nt下，中斷機(jī)制對(duì)用戶是不透明的。為此，可引進(jìn)多線程機(jī)制，主線程專門負(fù)責(zé)消息的響應(yīng)，使程序能夠響應(yīng)命令和其他事件。輔助線程可以用于完成其他比較費(fèi)時(shí)的工作，如通信、圖形顯示和后臺(tái)打印等，這樣就不至于影響主線程的運(yùn)行。

１ windows nt 多線程概述

windows nt是一個(gè)真正的搶占式多任務(wù)操作系統(tǒng)。在 windows nt中，啟動(dòng)一個(gè)應(yīng)用程序就是啟動(dòng)該應(yīng)用程序的一個(gè)實(shí)例，即進(jìn)程。進(jìn)程由一個(gè)或多個(gè)線程構(gòu)成，擁有內(nèi)存和資源，但自己不能執(zhí)行自己，而是進(jìn)程中的線程被調(diào)度執(zhí)行。進(jìn)程至少要有一個(gè)線程，當(dāng)創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程時(shí)，就創(chuàng)建了一個(gè)線程，即主線程。主線程可以創(chuàng)建其他輔助線程，由主線程創(chuàng)建的線程又可創(chuàng)建線程。每個(gè)線程都可指定優(yōu)先級(jí)，操作系統(tǒng)根據(jù)線程的優(yōu)先級(jí)調(diào)度線程的執(zhí)行。

windows nt中使用多線程的方法有三種：

· 使用c多線程庫函數(shù)；

· 使用createthread() 等win32函數(shù)；

· 使用mfc類。

本文采用第三種方法。在visual c++5.0 中，mfc應(yīng)用程序用cwinthread 對(duì)象表示線程�；静僮魅缦拢�

· 創(chuàng)建新線程：調(diào)用mfc全局函數(shù)afxbeginthread （）創(chuàng)建新線程。afxbeginthread（）啟動(dòng)新線程并返回控制，然后，新線程和調(diào)用afxbeginthread（）的線程同時(shí)運(yùn)行。它的返回值為指向cwinthread對(duì)象的指針；

· 暫停／恢復(fù)線程：調(diào)用cwinthread類成員函數(shù)suspendthread（）暫停線程的運(yùn)行，調(diào)用resumethread（）成員函數(shù)恢復(fù)線程的運(yùn)行；

· 終止線程：在線程內(nèi)部可調(diào)用全局函數(shù)afxbeginthread（）終止線程的運(yùn)行，否則，線程執(zhí)行結(jié)束后，線程自動(dòng)從線程函數(shù)返回并釋放線程占有的資源。

２基于tcp/ip的多線程編程

tcp/ip是lnternet上廣泛使用的一種協(xié)議，可用于異種機(jī)之間的互聯(lián)。tcp/ip協(xié)議本身是非常復(fù)雜的，然而在網(wǎng)絡(luò)編程中，程序員不必考慮tcp/ip的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，只需利用協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)編程接口socket（亦稱套接字）即可。在 windows 中，網(wǎng)絡(luò)編程接口是 windows socket它包含標(biāo)準(zhǔn)的berkley sockets的功能調(diào)用的集合，以及為 windows 所做的一些擴(kuò)展。tcp/ip協(xié)議的應(yīng)用一般采用客戶／服務(wù)器模式，面向連接的應(yīng)用調(diào)用如圖１所示。

根據(jù)上述順序調(diào)用函數(shù)建立連接后，通信雙方便可交換數(shù)據(jù)[1]。然而，在調(diào)用帶*號(hào)的函數(shù)時(shí)，操作常會(huì)阻塞，特別是當(dāng)套接字工作在同步阻塞模式（blocking mode）時(shí)。這時(shí)，程序無法響應(yīng)任何消息。為了避免出現(xiàn)這種情況，本文引進(jìn)輔助線程。在執(zhí)行含有可能阻塞的函數(shù)的任務(wù)時(shí)，動(dòng)態(tài)創(chuàng)建新的線程，專門處理該任務(wù)。主線程把任務(wù)交給輔助線程后，不再對(duì)輔助線程加以控制與調(diào)度。本文分別針對(duì)connect（）、accept（）、receive（）、send（）等可能阻塞的函數(shù)創(chuàng)建了相應(yīng)的線程，如表1所示。