.NetのBackgroundWorkerクラスについての質問です。

質問

.NetのBackgroundWorkerクラスについての質問です。

BackgroundWorkerクラスなるものを知るまでは、Threadクラス等でマルチスレッドを実装していました。
MSDNを読みながら、実装自体は非常に簡単に出来ましたが、このバックグラウンドスレッドとは如何なるものなのでしょうか。

フォアグラウンド／バックグラウンドタスクであるならば、CPU優先度(占有度)により、その実行タイミングが左右されるのは容易に想像できるのですが、バックグラウンドスレッドは、どのようにCPU優先度が決まるのでしょうか。（デスクトップWindowsでは、あまり機会がないかとは思いますが、リアルタイムな処理，クリティカルな処理を同クラスによって実装していいのか判断できませんでした。）

Formクラスから生成されるということは、Formウィンドウのメッセージスレッドをフォアグラウンドスレッドとし、そのバックグラウンドスレッドといった関係になるのでしょうか。（Formウィンドウのアイドル時間にバックグラウンドスレッドが実行されるという理解であっていますでしょうか。）

また、スレッド内でのsleep()呼出しで、スレッドは別スレッドに制御が切り替わるハズだったと思いますが、バックグラウンドスレッド内でThread::Sleep()呼出しをした場合、必ず、フォアグラウンドスレッドに制御が移り、フォアグラウンドスレッドのアイドル時間が発生するまで、バックグラウンドスレッドへ制御が戻ることがないということでしょか。（各スレッドへいつ制御が移るのか分かりませんでした。）

ご回答、または、参考サイト，参考文献等、教えてくださると非常に助かります。

回答No.2

reset_cat · ベストアンサー

＞sleep()ではなく、スレッドが待機状態（windows apiでいう、WaitForSingleObject
等による待機状態）であった場合も、変わらず、スレッド実行されてしまうので
しょうか。
＞バックグラウンドスレッドを複数生成し、シグナル送信で、次々と実行スレッド
を変えていければ良いかなぁと考えていますが、回答頂いた内容から想像すると、
割当てられた時間待機しているだけになってしまうような気がします。

WaitForSingleObject等の場合、指定時間ではなくオブジェクトがシグナル状態になるまで待機するものです。こちらを使った場合は、割り当てられた時間待機しているだけということはなくなります。
オブジェクトにはミューテックス、セマフォ、イベントなどの同期オブジェクトのほか、プロセスやスレッド等も対象とすることができます。

＞仮に、あるプロセスにフォアグラウンドスレッドA,バックグラウンドスレッドa1,a2しか存在しないとして、
＞1.A,a1,a2を待機状態へ
＞2.A,a1,a2のタイムスライスが、他のプロセスへ渡される
＞3.a1へシグナル送信
＞4.a1実行
＞windows系osである以上、他プロセスとのCPUの取り合いが、ある程度までしかコントロール出来ないのは、あきらめています。

次に実行するスレッドの決定は、優先度を加味したラウンドロビン方式だったかと思います。
上記のような動作をある程度実現するには、先のWaitForSingleObject系とイベントを組み合わる方法になるかと思います。
あと、プロセスにも優先度があります。この動作をできる限り優先的に行いたいのであれば、プロセス優先度を通常より高く設定しておく方法が考えられます。これを行えば他のプロセスより優先的にタイムスライスを割り当てられるようになります。ただし、この設定を行った場合、他の操作が遅くなったり、場合によっては動作停止している状態に陥る恐れもあります。

優先度の定義については参考URLが表になっていましたので、参考に挙げておきます。（英語ですが・・・）

参考URL：

http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms685100(VS.85).aspx

お礼

お礼を申し上げるのが、遅れ申し訳ありませんでした。
今回windowsである程度のリアルタイム性を保持した機構を検討しており、勉強すべき点が多くあり、質問させて頂きました。
とりあえず、本件は、これでクローズとさせて頂きますが、また、お力を借りる時は、よろしくお願い致します。

回答No.1

reset_cat

＞BackgroundWorkerクラスなるものを知るまでは、Threadクラス等でマルチスレッドを実装していました。
＞MSDNを読みながら、実装自体は非常に簡単に出来ましたが、このバックグラウンドスレッドとは如何なるものなのでしょうか。

BackgroundWorkerクラスは一種のスレッドクラスですが、Threadクラスとは違ってフォームデザインモードで配置できます。

＞フォアグラウンド／バックグラウンドタスクであるならば、CPU優先度(占有度)により、その実行タイミングが左右されるのは容易に想像できるのですが、バックグラウンドスレッドは、どのようにCPU優先度が決まるのでしょうか。（デスクトップWindowsでは、あまり機会がないかとは思いますが、リアルタイムな処理，クリティカルな処理を同クラスによって実装していいのか判断できませんでした。）

CPU優先度というのはスレッド優先度のことでしょうか？ThreadクラスではPriorityプロパティで設定できますが、BackgroundWorkerクラスではそれに該当するものがありません。確かNormal優先度だったかと思います。

＞Formクラスから生成されるということは、Formウィンドウのメッセージスレッドをフォアグラウンドスレッドとし、そのバックグラウンドスレッドといった関係になるのでしょうか。（Formウィンドウのアイドル時間にバックグラウンドスレッドが実行されるという理解であっていますでしょうか。）

そのFormクラスがメインフォームであるのならば、Formウィンドウのメッセージスレッドがフォアグラウンドスレッドになっていますが、そのフォームがサブフォームであり、別のスレッドから生成されている場合はフォアグラウンドスレッドにはなりません。
また、BackgroundWorkerクラスは内部でスレッドを生成して実行要求があるまで待機しつづけています。実行状態になった場合、Formメッセージスレッドがいくら忙しくても、黙々とバックグラウンド処理をし続けています。そのため、オブジェクトをFormが所有しているだけで、スレッド間での関連性はありません。

＞また、スレッド内でのsleep()呼出しで、スレッドは別スレッドに制御が切り替わるハズだったと思いますが、バックグラウンドスレッド内でThread::Sleep()呼出しをした場合、必ず、フォアグラウンドスレッドに制御が移り、フォアグラウンドスレッドのアイドル時間が発生するまで、バックグラウンドスレッドへ制御が戻ることがないということでしょか。（各スレッドへいつ制御が移るのか分かりませんでした。）

各スレッドにはタイムスライスが設定されており、CPUでその時間内スレッドを実行すると中断され、別のスレッドに切り替わって実行がされてゆきます。
Sleepメソッドは、そのスレッドの実行を指定時間中断するものですが、同時にそのスレッドに残っているタイムスライスを放棄する機能もあります。タイムスライスを放棄しているので、そのスレッドが即時中断され、別のスレッドが実行されることになります。ただし、スレッドが中断されたあと、次に実行されるスレッドがどれになるかはわかりません。別のプロセスが所有するスレッドかもしれないからです。
なので、「Sleepメソッドを呼び出したらフォアグラウンドスレッドに実行が移る」というのは間違いです。

お礼

返信が遅れ、申し訳ありません。
回答ありがとうございます。

概ね、予想していた通りでしたが、バックグラウンドスレッドの実行時間、及び、中断タイミングについては、理解が間違っており、参考になりました。

フォアグラウンド／バックグラウンドスレッドに関わらず、各々のスレッドにおいて、必要な時には、割り当てられたCPU実行時間を有効活用したいと考えています。（RealTime unixのマルチタスクをイメージして頂けると、一番近いです。）

sleep()ではなく、スレッドが待機状態（windows apiでいう、WaitForSingleObject等による待機状態）であった場合も、変わらず、スレッド実行されてしまうのでしょうか。
バックグラウンドスレッドを複数生成し、シグナル送信で、次々と実行スレッドを変えていければ良いかなぁと考えていますが、回答頂いた内容から想像すると、割当てられた時間待機しているだけになってしまうような気がします。

仮に、あるプロセスにフォアグラウンドスレッドA,バックグラウンドスレッドa1,a2しか存在しないとして、
1.A,a1,a2を待機状態へ
2.A,a1,a2のタイムスライスが、他のプロセスへ渡される
3.a1へシグナル送信
4.a1実行
windows系osである以上、他プロセスとのCPUの取り合いが、ある程度までしかコントロール出来ないのは、あきらめています。

質問に質問を重ねる形になり、申し訳ありません。
タスク，スレッドのCPU割当て方法がどうなっているのか知りたいのですが、参考になるサイト、本等、お教え願えますと、助かります。