Milφ Φtenß°i,

 

32bitovΘ prost°edφ operaΦnφho systΘmu Windows s sebou p°ineslo n∞kolik podstatn²ch a zßsadnφch zm∞n, a to nejen z u₧ivatelskΘho, n²br₧ i z programovacφho pohledu. Na p°ednφ p°φΦku v °eb°φΦku ätopô zm∞n se °adφ takΘ plnß podpora multitaskingu (paralelnφho zpracovßnφ v∞tÜφho mno₧stvφ ·loh) a multithreadingu (podpora exekuce vφcevlßknov²ch aplikacφ). Jak naprogramovat vφcevlßknovou aplikaci se dozvφte prßv∞ v tomto vydßnφ sekce TΘma m∞sφce.

 

 

 

 

Abychom mohli mluvit o programovßnφ vφcevlßknov²ch aplikacφ na pat°iΦnΘ ·rovni, musφme si nejprve pov∞d∞t pßr slov k ävφcevlßknovΘô terminologii. ZaΦneme od definice pojmu aplikace, kter² je vßm pravd∞podobn∞ nejbli₧Üφ. Aplikace je definovßna jako soubor programovΘho k≤du, dat a dalÜφch internφch nebo externφch zdroj∙, kterΘ spoleΦn∞ vytvß°ejφ jeden celek, jen₧ °eÜφ jistou smysluplnou ·lohu. Pojem aplikace se n∞kdy voln∞ zam∞≥uje s termφnem poΦφtaΦov² program.

 

 

V .NET prost°edφ je k≤d aplikace ulo₧en v jednΘ, nebo i n∞kolika assembly. Assembly je pak ulo₧ena v p°enositelnΘm spustitelnΘm souboru PE (Portable Executable). Jestli₧e je soubor aktivovßn (poklepßnφm na jeho ikonu), pot°ebn² programov² k≤d v podob∞ jazyka MSIL bude p°elo₧en JIT kompilßtorem, umφst∞n do pam∞ti poΦφtaΦe a podroben p°φmΘ exekuci. V tomto okam₧iku °φkßme, ₧e aplikace b∞₧φ. V programovßnφ se b∞₧φcφ aplikace oznaΦuje jako proces. Pro pot°eby procesu je alokovßn jist² pam∞¥ov² prostor, ve kterΘm se dan² proces nachßzφ. 32bitov² operaΦnφ systΘm Windows je, jak ji₧ bylo °eΦeno, pln∞ vybaven pro sprßvu vφce proces∙, resp. ·kol∙. Jak je to mo₧nΘ? Velmi zjednoduÜen∞ m∙₧eme prohlßsit, ₧e ka₧dΘmu procesu operaΦnφ systΘm p°iΦlenφ stanoven² Φasov² interval, v rßmci kterΘho je procesor (CPU) poΦφtaΦe pln∞ zam∞stnßn provßd∞nφm k≤du danΘho procesu. Po uplynutφ vymezenΘho intervalu se operaΦnφ systΘm äp°epneô do jinΘho procesu a jistou dobu vykonßvß k≤d tohoto procesu. Tφmto zp∙sobem operaΦnφ systΘm spravuje vÜechny procesy, neboli spuÜt∞nΘ aplikace. Je d∙le₧itΘ si uv∞domit, ₧e prßce s procesy je kompletn∞ v rukou operaΦnφho systΘmu, nikoliv jin²ch proces∙.

 

Ka₧d² proces je tvo°en p°inejmenÜφm jednφm vlßknem (thread). Vlßkno lze definovat jako samostatnou jednotku exekuce programovΘho k≤du procesu. Ka₧dΘ vlßkno mß svΘ identifikaΦnφ Φφslo (ID), jmΘno a prioritu. Zatφmco jmΘno vlßkna tvo°φ textov² °et∞zec, jen₧ slou₧φ na u₧ivatelskou identifikaci vlßkna, identifikaΦnφ Φφslo vlßkno p°esn∞ charakterizuje z pohledu operaΦnφho systΘmu. Priorita vlßkna urΦuje, jak intenzivn∞ je zapot°ebφ programov² k≤d danΘho vlßkna provßd∞t. ZvyΦejn∞ majφ vlßkna normßlnφ prioritu, avÜak v p°φpad∞ pot°eby je mo₧nΘ zv²Üit, nebo naopak snφ₧it prioritu vlßkna na p°φsluÜnou ·rove≥. Jestli₧e proces obsahuje jenom jedno vlßkno, mluvφme o jednovlßknovΘ aplikaci (single threaded application). Pokud jste vyvφjeli aplikace v p°edchozφ verzi Visual Basicu, nejspφÜ jste pracovali pouze s jednovlßknov²mi aplikacemi. Visual Basic .NET ovÜem nabφzφ programovßnφ takΘ vφcevlßknov²ch aplikacφ (multithreaded applications). Vφcevlßknovß aplikace je aplikace, kterß pou₧φvß dv∞ a vφce vlßken. Komparaci jedno a vφcevlßknovΘ aplikace m∙₧ete vid∞t na obr. 1.

 

 

Obr. 1 û Jedno a vφcevlßknovß aplikace

 

Vlßkno, kterΘ je na obrßzku pojmenovßno jako äVlßkno 1ô je zßkladnφm vlßknem procesu, co₧ znamenß, ₧e toto vlßkno je vytvo°eno implicitn∞ b∞hov²m prost°edφm aplikace. Naproti tomu vlßkno s nßzvem äVlßkno 2ô je pracovnφm vlßknem, kterΘ vytvo°il programßtor pro svΘ pot°eby. AΦkoliv obrßzek p°edstavuje jenom dvouvlßknovou aplikaci, proces m∙₧e obsahovat i v∞tÜφ mno₧stvφ vlßken. P°φliÜ mnoho vlßken ovÜem nenφ ₧ßdoucφ, proto₧e by snadno mohly nastat potφ₧e se synchronizacφ jednotliv²ch vlßken (pomineme-li pon∞kud v∞tÜφ pam∞¥ovou nßroΦnost aplikace). á

 

 

 

 

V nßsledujφcφ programovΘ ukßzce si p°edvedeme, jak sestrojit jednoduchou dvouvlßknovou aplikaci. Postupujte podle nφ₧e uveden²ch instrukcφ:

 

1. Spus¥te Visual Basic .NET a vytvo°te standardnφ aplikace pro Windows (Windows Application).

 

2. Na formulß° p°idejte jednu instanci ovlßdacφho prvku Button, kterou pojmenujte jako btnVytvo°it_vlßkno (libovoln∞ m∙₧ete takΘ modifikovat vlastnost Text vytvo°enΘ instance). Na vytvo°enou instanci poklepejte, Φφm₧ na°φdφte Visual Basicu, aby vygeneroval kostru udßlostnφ procedury Click instance. Do obslu₧nΘ procedury zadejte tento programov² k≤d:

 

ááááááá Dim NovΘVlßkno As New Threading.Thread(AddressOf Metoda)

ááááááá NovΘVlßkno.Name = "MojeVlßkno"

ááááááá NovΘVlßkno.Start()

 

Poka₧dΘ, kdy₧ budeme chtφt vytvo°it novΘ vlßkno, pou₧ijeme t°φdu Thread z jmennΘho prostoru System.Threading. Z tohoto pohledu je tedy z°ejmΘ, ₧e k vytvo°enΘmu vlßknu budeme ve skuteΦnosti p°istupovat prost°ednictvφm instance t°φdy Thread. Instance tΘto t°φdy se ovÜem rodφ pon∞kud zvlßÜtnφm zp∙sobem. Podφvejme se na n∞j blφ₧e. P°edevÜφm je zapot°ebφ obslou₧it parametrick² konstruktor t°φdy Thread, kterΘmu je nutno p°edat (pomocφ operßtoru AddressOf) runtime adresu procedury, kterß bude provßd∞na na nov∞ vytvo°enΘm vlßkn∞. Ve skuteΦnosti je vÜak cel² proces pon∞kud komplikovan∞jÜφ: AΦkoliv je tato skuteΦnost zastφn∞na, je vytvo°en delegßt ThreadStart, jemu₧ je sv∞°ena runtime adresa spouÜt∞cφ procedury. I kdy₧ vytvo°φme novΘ vlßkno (resp. instanci t°φdy Thread), neznamenß to jeÜt∞, ₧e jsme takΘ toto vlßkno spustili.

 

 

SpuÜt∞nφ novΘho vlßkna zabezpeΦφme zavolßnφm metody Start instance t°φdy Thread. Jakmile je aktivovßna metoda Start, je zavolßna spouÜt∞cφ procedura, kterß bude provßd∞na na novΘm vlßkn∞. Proces tvorby a spuÜt∞nφ novΘho vlßkna je znßzorn∞n na obr. 2.

 

 

Obr. 2 û Proces vytvo°enφ a spuÜt∞nφ vlßkna

 

 

V naÜem p°φpad∞ je vytvo°ena instance t°φdy Thread s nßzvem NovΘVlßkno. Konstruktoru t°φdy je p°edßna adresa procedury Metoda, tato procedura se tedy bude provßd∞t na druhΘm (vytvo°enΘm) vlßkn∞. JeÜt∞ p°edtφm, ne₧ je vlßkno spuÜt∞no, je upravena vlastnost Name instance MojeVlßkno û novΘ vlßkno tak bude disponovat u₧ivatelsky p°φv∞tiv²m jmΘnem.

 

3. Jestli₧e jste udßlostnφ proceduru Click instance tlaΦφtka vyplnili uveden²m zdrojov²m k≤dem, obdr₧eli jste zcela jist∞ p°ipomφnku, ₧e procedura Metoda nenφ deklarovßna. Proto je nutnΘ k≤d tΘto procedury zahrnout do k≤du t°φdy formulß°e Form1. Proto₧e ukßzkovß procedura Metoda vyu₧φvß referenΦnφ prom∞nnΘ a konstanty s oborem t°φdy, je uveden v²pis kompletnφho programovΘho k≤du, jen₧ se nachßzφ v souboru Form1.vb:

 

Option Strict On

Public Class Form1

ááá Inherits System.Windows.Forms.Form

 

á ááDim frm As Form

ááá Dim lblText1 As Label

ááá Dim lbltext2 As Label

ááá Dim Progres As ProgressBar

 

ááá Const PROGRES_MIN As Integer = 1

ááá Const PROGRES_MAX As Integer = 1000

 

ááá Private Sub Button1_Click(ByVal sender As System.Object, _

ááá ByVal e As System.EventArgs) Handles Button1.Click

ááááááá Dim NovΘVlßkno As New Threading.Thread(AddressOf Metoda)

ááááááá NovΘVlßkno.Name = "MojeVlßkno"

ááááááá NovΘVlßkno.Start()

ááá End Sub

 

ááá Private Sub Metoda()

ááááááá frm = New Form()

ááááááá lblText1 = New Label()

ááááááá lbltext2 = New Label()

ááááááá Progres = New ProgressBar()

ááááááá With frm

ááááááááááá .ControlBox = False

ááááááááááá .FormBorderStyle = FormBorderStyle.FixedDialog

ááááááááááá .Text = "Probφhß v²poΦet nßhodn²ch Φφsel..."

ááááááá End With

 

ááááááá With lblText1

ááááááááááá .Location = New Point(0, 0)

ááááááááááá .Size = New Size(frm.Width, frm.Height \ 4)

ááááááááááá .Text = "Prßv∞ probφhß generovßnφ nßhodn²ch Φφsel"

ááááááááááá .Font = New Font("Verdana", 18, FontStyle.Bold, _

ááááááá ááááGraphicsUnit.Pixel)

ááááááááááá .TextAlign = ContentAlignment.MiddleCenter

ááááááá End With

 

ááááááá With lbltext2

ááááááááááá .Location = New Point(0, 75)

ááááááááááá .Size = New Size(frm.Width, frm.Height \ 6)

ááááááááááá lbltext2.Text = "╚φseln² pr∙beh generovßnφ Φφsel:"

ááááááááááá .Font = New Font("Verdana", 11, FontStyle.Bold, _

ááááááááááá GraphicsUnit.Pixel)

ááááááááááá .TextAlign = ContentAlignment.MiddleCenter

ááááááá End With

 

ááááááá With Progres

ááááááááááá .Dock = DockStyle.Bottom

ááááááá áááá.Height = frm.Height \ 6

ááááááááááá .Minimum = PROGRES_MIN

ááááááááááá .Maximum = PROGRES_MAX

ááááááá End With

 

ááááááá With frm.Controls

ááááááááááá .Add(Progres)

ááááááááááá .Add(lblText1)

ááááááááááá .Add(lbltext2)

ááááááá End With

 

 

ááááááá AddHandler frm.Load, AddressOf frm_Load

ááááááá frm.Show()

 

ááááááá Dim f As Integer = FreeFile()

ááááááá Randomize()

ááááááá Dim a, x As Integer

ááááááá FileOpen(f, "d:\data.txt", OpenMode.Output)

ááááááá For a = PROGRES_MIN To PROGRES_MAX

ááááááááááá x = CInt(Int(1000 * Rnd()) + 1))

ááááááááááá Progres.Value = a

ááááááááááá lbltext2.Text = a & " / " & PROGRES_MAX

ááááááááááá If a < PROGRES_MAX Then

ááááááááááááááá Print(f, x & ", ")

ááááááááááá Else

ááááááááááááááá Print(f, x & ".")

ááááááááááá End If

áááááááá áááApplication.DoEvents()

ááááááá Next a

ááááááá FileClose(f)

ááááááá frm.Close()

 

ááá End Sub

 

ááá Private Sub frm_Load(ByVal sender As Object, ByVal e As EventArgs)

ááááááá frm.Top = (Screen.PrimaryScreen.Bounds.Height - frm.Height) \ 2

ááááááá frm.Left = (Screen.PrimaryScreen.Bounds.Width - frm.Width) \ 2

ááá End Sub

End Class

 

Na vytvo°enΘm vlßkn∞ bude provßd∞n k≤d procedury Metoda, kter² realizuje nßsledujφcφ Φinnosti:

 

• Dochßzφ k vytvo°enφ instance t°φdy Form. Na plochu instance t°φdy Form jsou p°idßny instance t°φd Label a ProgressBar, p°iΦem₧ je v₧dy upravena pozice vytvo°en²ch instancφ a modifikovßny jsou takΘ dalÜφ po₧adovanΘ vlastnosti.á
• Aby mohla b²t instance t°φdy Form vycentrovßna za b∞hu programu, je aplikovßn p°φkaz AddHandler s pou₧itφm operßtoru AddressOf. P°φkaz AddHandler vytvß°φ zpracovatele jistΘ udßlosti (v naÜem p°φpad∞ udßlosti Load instance t°φdy Form) a operßtor AddressOf ukazuje na pam∞¥ovΘ mφsto se vstupnφm bodem obslu₧nφ procedury (frm_Load) pro udßlost Load.
• V t∞le procedury je vygenerovßno 1000 nßhodn²ch Φφsel z intervalu <1, 1000>. Inicializaci generßtoru nßhodn²ch Φφsel na zßklad∞ systΘmovΘho Φasu zabezpeΦφ p°φkaz Randomize. VÜechna zφskanß Φφsla jsou nßsledn∞ zapsßna do textovΘho souboru s nßzvem data.txt. Tento soubor je vytvo°en na disku d, ovÜem v p°φpad∞, ₧e se na vaÜem poΦφtaΦi nenachßzφ logick² nebo fyzick² disk s uveden²m jmΘnem, budete muset nßzev disku zm∞nit podle vaÜich pracovnφch podmφnek. Mezi vÜechna vygenerovanß Φφsla jsou vlo₧eny Φßrky a za poslednφm Φφslem je umφst∞na teΦka.
• Pr∙b∞h generovßnφ nßhodn²ch Φφsel a jejich zßpis do souboru demonstruje ukazatel pr∙b∞hu (neboli instance t°φdy ProgressBar).
• Metoda DoEvents t°φdy Application umo₧nφ °ßdnΘ p°ekreslenφ instance t°φdy Form a takΘ vÜech dalÜφch instancφ, kterΘ byly na plochu formulß°e p°idßny.
• Zcela originßln∞ je vy°eÜeno vycentrovßnφ instance t°φdy Form v horizontßlnφm i vertikßlnφm sm∞ru. P°edem je toti₧ p°ipravena udßlostnφ procedura frm_Load, programov² k≤d kterΘ bude proveden po zavolßnφ metody Show instance t°φdy Form (s nßzvem frm). Proto₧e je nutnΘ instanci t°φdy Form umφstit do st°edu obrazovky, pou₧ijeme vhodnou modifikaci vlastnostφ Top a Left. Udßlostnφ procedura vÜak bude realizovßna, jenom pokud vytvo°φme systΘmovΘho delegßta, kterΘmu pomocφ operßtoru AddressOf p°edßme adresu tΘto procedury.

 

 

 

Jste-li s programovßnφm hotovi, m∙₧ete aplikaci sestavit (Build è Build Solution). Jestli₧e aplikaci spustφte, uvidφte, ₧e svoji prßce odvßdφ skv∞le (obr. 2).

 

 

Obr. 2 û Vφcevlßknovß aplikace v akci

 

Jak se ovÜem dovφme, ₧e generovßnφ nßhodn²ch Φφsel, jako i dalÜφ k≤d, jen₧ je ulo₧en v procedu°e Metoda skuteΦn∞ b∞₧φ na nov∞ vytvo°enΘm vlßkn∞? Inu, asi takto:

 

1. Pokud se vßÜ projekt jeÜt∞ nachßzφ v re₧imu b∞hu, tak uzav°ete dialogovΘ okno aplikace, Φφm₧ se dostanete do re₧imu nßvrhu.
2. V programovΘm k≤du t°φdy Form1 vyhledejte zaΦßtek procedury Metoda.
3. Abychom vid∞li, zdali je ji₧ vytvo°enΘ novΘ vlßkno, umφstφme na zaΦßtek procedury Metoda programovou zarß₧ku (breakpoint). To ud∞lßte tak, ₧e nalevo od nßzvu procedury klepnete na plochu ÜedΘho panelu (obr. 3).

 

 

Obr. 3 û Vlo₧enφ zarß₧ky do programovΘho k≤du

 

 

 

Za°azenφ programovΘ zarß₧ky je v²hodnΘ p°edevÜφm proto, ₧e jakmile debugger Visual Basicu äskoΦφô na °ßdek se zarß₧kou, bude b∞h aplikace pozastaven a my budeme moci prozkoumat vnit°nφ programovΘ jßdro aplikace. Pozastavenou aplikaci lze samoz°ejm∞ dßle rozb∞hnout, nebo ji m∙₧ete ukonΦit.

 

4. Spus¥te aplikaci a klepn∞te na tlaΦφtko pro vytvo°enφ novΘho vlßkna. B∞h aplikace se zastavφ a vy budete p°eneseni do re₧imu odla∩ovßnφ aplikace.
5. Seznam vlßken je uveden v dialogu Threads. Pokud tento dialog nevidφte, vyberte nabφdku Debug, uka₧te na subnabφdku Windows a klepn∞te na polo₧ku Threads. Zobrazφ se dialog Threads, v n∞m₧ jsou uvedena vÜechna aktivovanß vlßkna (obr. 4). á

 

 

 

Obr. 4 û DialogovΘ okno Threads

 

6. VÜimn∞te si, ₧e v okam₧iku p°eruÜenφ b∞hu aplikace ji₧ bylo vytvo°eno novΘ vlßkno. Toto vlßkno mß nßzev MojeVlßkno, identifikaΦnφ Φφslo 1324 a normßlnφ prioritu.
7. Pokud chcete, aby aplikace pokraΦovala v b∞hu, vyberte nabφdku Debug a klepn∞te na polo₧ku Continue. V opaΦnΘm p°φpad∞ m∙₧ete zvolit p°φkaz Stop Debugging (rovn∞₧ z nabφdky Debug).
8. Vytvo°enou programovou zarß₧ku odstranφte klepnutφm na Φervenφ puntφk v levΘm panelu.

 

 

 

Jakmile je vlßkno vytvo°eno, m∙₧ete s nφm provßd∞t n∞kolik operacφ. Rßmec potencißlnφch akcφ pro prßci s vlßkny zast°eÜuje t°φda Thread se sv²mi Φlensk²mi metodami a vlastnostmi. V nßsledujφcφ tabulce se nachßzφ p°ehled n∞kter²ch klφΦov²ch metod a vlastnostφ pro prßci s vlßkny, o nich₧ si myslφm, ₧e by mohly b²t pro vßs u₧iteΦnΘ.

 

á

Tab. 1 û Charakteristika u₧iteΦn²ch vlastnostφ a metod t°φdy Thread