Windows 线程消息队列和GetMessage实现内幕

  注：转自http://blog.csdn.net/FreeWave/article/details/2056469?reload。

       清晰地讲解了Windows线程的消息队列和GetMessage内幕。好文。

     也许题目有些夸张，但是Windows消息方面确实存在一些不去探究就摸不着头脑的事情，这种问题不是明显错误，不会抛出异常，但却是最棘手的问题，给调试带来很大麻烦，所以我将实际遇到的问题整理如下，以供参考。

一、Windows 消息以及消息处理算法

Windows以消息驱动的方式，使得线程能够通过处理消息来响应外界。Windows 为每个需要接受消息和处理消息的线程建立消息队列（包括发送消息队列，登记消息队列，输入消息队列，响应消息队列），其中发送消息队列保存其他线程通过SendMessage发送给该线程建立窗口的消息，登记消息队列保存通过PostMessage发送给该线程或者该线程建立窗口的消息，输入消息队列保存系统的输入（包括键盘，鼠标输入），响应消息队列包含该线程调用SendMessage给指定窗口的窗口函数处理完后通知该线程的信息。 Windows通过QS_SENDMESSAGE、QS_POSTMESSAGE、QS_QUIT、QS_INPUT、QS_PAINT、QS_TIMER表示是否有发送消息、登记消息、退出消息、输入消息、重绘消息、定时消息。消息的优先级是QS_SENDMESSAGE > QS_POSTMESSAGE > QS_QUIT > QS_INPUT > QS_PAINT > QS_TIMER。

Windows处理消息的方式大概是这样的：

消息循环伪算法：

BOOL bRet = FALSE;

MSG msg;

while ((bRet = GetMessage(&msg, NULL, 0, 0))) {

         if (bRet == -1) break; // On Error exit the loop

         TranslateMessage(&msg); //转换消息

         DispatchMessage(&msg); //发送消息，其实就是调用指定窗口的窗口函数

}

GetMessage伪算法如下：

BOOL GetMessage(MSG *lpMsg, HWND hWnd , UINT wMsgFilterMin, UINT wMsgFilterMax)

{

         //查看QS_SENDMESSAGE标志，如果有的话循环处理，直到没有消息位置

         DWORD dwRetVal = 0;

         ThreadInfo threadInfo;

FLAG_SENDPROCLOOP:

         GetThreadInfo(GetCurrentThreadId(), &threadInfo);

         while (threadInfo.QS_SENDMESSAGE == QS_SIGNALSET) {

                   //从发送消息队列中获取消息

                   dwReturnVal = GetMsgFromQueue(QUEUE_SEND, lpMsg, hWnd,wMsgFilterMin, wMsgFilterMax);

                   //判断是否取到消息,有则调用窗口函数，无则复位QS_SENDMESSAGE标志

                   If (dwReturnVal == GETMESSAGE_HASMESSAGE) {

                            //调用指定窗口的窗口函数

                            CallWindowProc(hWnd, &threadInfo, lpMsg);

                   }

                   else {

                            QS_SENDMESSAGE = QS_SIGNALRESET;

                            break;

                   }

         }

         //在继续处理之前再次检查发送消息队列

         if (threadInfo.QS_SENDMESSAGE == QS_SIGNALSET) goto FLAG_SENDPROCLOOP;

        

         if (threadInfo.QS_POSTMESSAGE == QS_SIGNALSET) {

                       //从登记消息队列中获取消息

                   dwReturnVal = GetMsgFromQueue(QUEUE_POST, lpMsg, hWnd, wMsgFilterMin, wMsgFilterMax);

                      //判断是否还有登记消息，没有了则复位QS_POSTMESSAGE标志

                   if (dwReturnVal == GETMESSAGE_LASTMESSAGE)

                            threadInfo.QS_POSTMESSAGE = QS_SIGNALRESET;

                   return TRUE;

         }       

         //如果退出标志被置位

         if (threadInfo.QS_QUIT == QS_SIGNALSET) {

                   threadInfo.QS_QUIT = QS_SIGNALRESET;

                   FillMessage(lpMsg, MESSAGE_QUIT);

                   return FALSE;

         }

         //检查输入消息队列

         if (threadInfo.QS_INPUT == QS_SIGNALSET) {

                   DWORD dwRetVal = GetMessageFromQueue(QUEUE_INPUT, lpMsg, hWnd, wMsgFilterMin, wMsgFilterMax);

                   //检查是否有键盘，鼠标消息

                   if (Test(dwRetVal, QS_KEY) == QS_LASTMOUSEKEYMESSAGE)

                            threadInfo.QS_KEY = QS_SIGNALRESET;

                   if (Test(dwRetVal, QS_MOUSEBUTTON) == QS_LASTMOUSEMESSAGE)

                            threadInfo.QS_MOUSEBUTTON = QS_SIGNALRESET;

                   return TRUE;

         }

         //测试QS_PAINT

         if (threadInfo.QS_PAINT == QS_SIGNALSET) {

                   //填充MSG，如果没有窗口过程确认窗口，则复位QS_PAINT标志

                   //...

                   //返回TRUE

                   threadInfo.QS_PAINT = QS_SIGNALRESET;

                   return TRUE;

         }

         if (threadInfo.QS_TIMER == QS_SIGNALSET) {

                   //填充MSG，如果没有定时器报时，则复位QS_TIMER标志

                   //...

                   //返回TRUE

                   return TRUE;

         }

         //等待有消息到达

         dwRetVal = MsgWaitForMultipleObjectsEx(...);

         if (...)

                   goto FLAG_SENDPROCLOOP;

         //等待失败

         return FALSE;

}

上面要注意的是各种消息被处理的优先级顺序，在发送队列中有发送消息时，GetMessage不返回，直到将发送队列中消息处理完毕为止，然后复位QS_SENDMESSAGE，没有发送消息时，GetMessage才查看登记消息，如果没有登记消息，则依着优先级从高到低的顺序依次处理各种消息。 如果此过程中发现了优先级低的消息，则GetMessage填充一个MSG，然后返回。如果是QS_QUIT被置位，则GetMessage返回FALSE，否则返回TRUE。 当GetMessage返回FALSE时，消息循环也就结束了。看消息循环可知，当消息循环再次调用GetMessage时，依然按照优先级顺序依次处理各种消息。请注意SendMessage发送到目标线程消息队列的消息在目标线程调用GetMessage时被处理掉，直到没有发送消息为止GetMessage才回去查询其他消息，如果有消息GetMessage取到消息返回，否则GetMessage使得线程陷入IDLE状态，被挂起，当有消息到达线程时GetMessage被唤醒，获取消息返回。

二、Windows 消息之WM_TIMER

WM_TIMER消息的优先级最低，所以在有其他消息的情况下，WM_TIMER消息得不到处理，这也是我以前使用SetTimer注册一个回调函数，而回调函数一直未被调用的原因。因为我在UI环境中使用，处理WM_PAINT消息时又触发了界面的重绘，导致了始终有WM_PAINT消息要处理，WM_TIMER于是得不到处理的机会。处理WM_PAINT消息时要小心，不然程序就可能消耗很高的cpu，并且使得低于WM_PAINT优先级的WM_TIMER得不到处理。

三、Windows 消息相关函数之SendMessageTimeOut

SendMessageTimeOut是发送消息，在消息被处理或者超时的情况下会返回。但是查阅了MSDN和Windows核心编程，都没有发现这个超时值设为0时有什么效果。直到最近一次在服务中对外广播消息，将此值设为0，服务启动后在没有将服务状态设为RUNNING时调用SendMessageTimeOut对外广播消息，超时值设为0，原本以为该函数会立刻返回，但是调用导致了线程的挂起。由于处理广播消息的另外线程一直在等待RUNNING状态，而服务又等待外界处理完该消息然后继续，这就产生了一个死锁。 这都是超时值设置为0引起的后果。现在看来超时值设为0就等同于调用SendMessage了。

上面没有分析线程消息（即通过PostThreadMessage发送的消息），关于Windows消息更详细的解释，以及消息处理机制请参考《Windows 核心编程第26章》