操作系统实现之路：线程消息队列

消息队列是一个由数组结构构成的循环队列，即核心线程对象（__KERNEL_THREAD_OBJECT）定义的KernelThreadMsg数组，为方便阅读，把核心线程对象定义中关于线程消息队列的部分代码列举如下：

KernelThreadMsg数组是一个类型为__KERNEL_THREAD_MESSAGE结构的数组，根据目前的定义，该数组大小是32（在实际代码中，以宏定义MAX_KTHREAD_MSG_NUM替代硬编码的32）。ucAligment是为了实现数据对齐（32bit对齐），ucQueueHeader和ucQueueTail分别指向队列的头部和尾部，其中，ucQueueHeader指向队列的第一个非空元素（若队列非空的话），而ucQueueTail指向了消息队列中第一个空元素（若队列不满的话）。ucCurrentMsgNum则指出了当前队列中消息的个数，如图4-6所示。

图4-6 线程的消息队列

系统中的核心线程可以通过SendMessage函数调用向队列中发送消息，如果队列不满，则消息被存储在ucQueueTail所指向的位置，同时ucQueueTail后移一个元素（指向下一个非空位置），ucCurrentMsgNum增加1，如图4-7所示。

图4-7 线程消息队列的添加操作

线程本身可以调用GetMessage函数，从自己的消息队列中获取消息。若当前消息队列为空，则GetMessage函数阻塞（通过等待一个EVENT核心对象），直到有其他线程向本线程的消息队列中发送消息。若消息队列非空，则GetMessage函数取走ucQueueHeader所指位置的消息，然后ucQueueHeader向后移动一个位置，ucCurrentMsgNum减1，如图4-8所示。

图4-8 线程消息队列的删除操作

队列当前的状态（空或满）可以通过判断ucCurrentMsgNum的大小获得。(www.xing528.com)

lpMsgEvent是一个__EVENT内核对象，该对象用来完成消息操作的同步。在当前Hello China的实现中，GetMessage函数是按照同步操作实现的。即若队列中有消息，则该函数立即返回，并把队列中的消息返回给用户程序；若队列中没有消息，则该函数阻塞，直到有消息到达。阻塞操作就是通过等待该事件对象实现的。下面是GetMessage函数的相关代码。

在上述实现中，GetMessage函数首先判断线程的消息队列是否为空，若为空，则调用lpMsgEvent对象的WaitForThisObject函数等待lpMsgEvent对象。

而lpMsgEvent对象是被SendMessage函数唤醒的，SendMessage函数的相关实现代码如下：

在上述实现中，每向线程队列发送一个消息，就会调用SetEvent函数设置事件对象的状态，这样若当前线程因为调用GetMessage函数阻塞，此时就会被唤醒。

对于线程的消息队列，最后需要解释的就是__KERNEL_THREAD_MESSAGE结构本身了，顾名思义，该结构用来装载具体的消息，定义如下：

wCommand是一个命令字，指出具体的消息类型，比如键盘按下、鼠标按下等，也可以由用户自己定义。wParam和dwParam是两个与wCommand关联的参数，比如，与“键盘按下”这样一个消息相关联，可以是具体被按下的键的ASCII码（可以通过wParam设置）。

消息队列机制的应用十分广泛，也十分灵活，从理论上说，任何基于多线程通信的应用模型都可以使用消息队列来实现。