实战COM编程系列之一

我曾经写了一篇《COM线程模型》，受到一些好评，但也有部分人觉得其有些深，希望能提供一些基础点的文章。本系列文章是《COM线程模型》这篇文章的样例，提供一个简单的稍完整的例子以帮助理解前面文章中的内容。本文是此系列的第一篇，讲解《COM线程模型》中出现过的我以为可能需要说明的基础概念，在后继的文章中说明样例的结构，并给出相关各部分代码，以注释作为主要说明手段。

　　线程

　　线程是具有进程能动性的逻辑概念。所谓能动性是指能使某种东西按某种规则动起来的特性，而所谓的"动"就是前面的"某种东西"的状态的改变。那么进程能动性即使进程按某种规则运行的性质，这里的"某种规则"即是CPU的机器指令的定义。可以简单地将线程看成是操纵机器的工人，而机器就相当于电脑硬件，而这个工人的工作就是代码。工作由老板制定好后，就等着工人去做。没人做的事就和代码一样，没有任何意义。当一个工人去操纵机器进行工作，就相当于一个线程通过CPU执行进程中的代码。毛坯由于人操作机器而改变它的状态进而变成产品，进程因为线程让CPU执行进程中的代码（准确地说应该是CPU对指定数字的反应）而改变它所拥有的内存的状态，进而将计算结果表现出来。

　　线程就等同于时间，时间是具有客观世界能动性的逻辑概念，其使客观世界按上帝制订的高深莫测的规律变化其自身的状态。线程则使进程中的内容（包括代码）按CPU的机器指令的定义来改变进程的状态（其内存的数值）。

　　应该将线程句柄和线程区分开来。线程句柄是个对象，即一个结构，其具体定义是由操作系统决定的，并一定关联着一个线程。它相当于是一个日志记录，其和线程没有什么关系，只是一个记录其相关线程的一些状态，如线程是否在等待、线程的消息队列等，操作系统利用线程句柄对线程进行操作，如发送线程消息、等待线程结束等。

　　由于线程句柄只是一个对象，相当于一条记录，所以即使其关联的线程已经不存在了（线程退出了），其也是有效的。就好像一个人死了，但他的身份证还是存在的（虽然已经没有意义了）。并且即使线程句柄已经通过CloseHandle释放掉了（准确地说只是引用记数减一，因为操作系统在线程未退出时还保留着其一个引用）也并不代表线程结束了，它只是一个结构，记录线程的相关信息，与线程本身并无关系。

　　线程安全

　　前面说过线程就相当于一个工人，可以两个工人同时操作一台机器，这两个工人就必须分工合作，A工人设置了机器的加工速度为10，然后他还没有开始用10这个加工速度加工零件，B工人就又将加工速度定为了20，如果A不知道，这非常有可能导致事故发生。此时我们就说机器的加工速度的设置不安全——任何人都可以在不发出任何通知的前提下改变它。

　　因此就规定这个机器只能由一个工人操作，不准同时有两个工人操作这台机器，此同步手段在编程时是通过程序中只有一个线程来实现的。

　　此机器比较先进，可以同时做很多事情，如果只让一个工人操作效率太低。故决定让两个工人操作，但是在设置加工速度时，在设置把手处挂一个牌子，如果A已经设置了加工速度并正在加工零件，就将牌子写有“使用中”字样的一面朝外，用完后再将牌子写有“未使用”的一面朝外。这样就实现了对加工速度设置的同步。此在Windows编程时一般是通过互斥量（Mutex）来实现的。

　　因此，当多个线程都需要操作进程中某块内存时，这块内存就和上面的“机器的加工速度”一样，对其的改变需要施加同步手段以防止出现问题。当由于这个原因而出现问题时，此问题一般就被称为线程冲突（Race Condition）。

　　除了上面提到的线程冲突外，还有一种称为死锁（Deadlock）的线程安全问题。比如A工人为了加工Ⅲ零件在等待B提供的Ⅰ零件，而B正好在等待应由A加工提供的Ⅱ零件以装配Ⅰ零件。由于他们之间再没有其他任何人帮助通信或其他通信手段（如等腻了走过去看看），他们都是坐在办公室里等着对方因为零件加工好而欲提供的电话，也就永远都不会等到电话而变成一个死局。

　　这种就是死锁，双方互相等待，此属于逻辑错误，并不像上面的线程冲突那样可以通过固定的方法解决，这是设计算法时犯下的错误，当线程较多，相互间关系复杂时是很容易产生的，可以通过断言来帮助检查。

　　因此一段代码被称为线程安全的，就是指这段代码不会发生线程冲突或死锁。