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Delphi中線程類TThread 實作多線程程式設計

Delphi中有一個線程類TThread是用來實作多線程程式設計的,這個絕大多數Delphi書藉都有說到,但基本上都是對TThread類的幾個成員作一簡單介紹,再說明一下Execute的實作和Synchronize的用法就完了。然而這并不是多線程程式設計的全部,我寫此文的目的在于對此作一個補充。

線程本質上是程序中一段并發運作的代碼。一個程序至少有一個線程,即所謂的主線程。同時還可以有多個子線程。當一個程序中用到超過一個線程時,就是所謂的“多線程”。

那麼這個所謂的“一段代碼”是如何定義的呢?其實就是一個函數或過程(對Delphi而言)。 如果用Windows API來建立線程的話,是通過一個叫做CreateThread的API函數來實作的,它的定義為: 代碼 HANDLE CreateThread(

LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes,  // 線程屬性(用于在NT下進行線程的安全屬性設定,在9X下無效),

    DWORD dwStackSize,     // 堆棧大小

    LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress,  // 起始位址

    LPVOID lpParameter,  // 參數

    DWORD dwCreationFlags,  // 建立标志(用于設定線程建立時的狀态)

    LPDWORD lpThreadId 線程ID

);

最後傳回線程Handle。其中的起始位址就是線程函數的入口,直至線程函數結束,線程也就結束了。

因為CreateThread參數很多,而且是Windows的API,是以在C Runtime Library裡提供了一個通用的線程函數(理論上可以在任何支援線程的OS中使用): unsigned long _beginthread(void (_USERENTRY *__start)(void *), unsigned __stksize, void *__arg);  Delphi也提供了一個相同功能的類似函數: 代碼 function  BeginThread(SecurityAttributes: Pointer;

                      StackSize: LongWord;

                      ThreadFunc: TThreadFunc;

                      Parameter: Pointer;

                      CreationFlags: LongWord;

                       var  ThreadId: LongWord): Integer;

這三個函數的功能是基本相同的,它們都是将線程函數中的代碼放到一個獨立的線程中執行。線程函數與一般函數的最大不同在于,線程函數一啟動,這三個線程啟動函數就傳回了,主線程繼續向下執行,而線程函數在一個獨立的線程中執行,它要執行多久,什麼時候傳回,主線程是不管也不知道的。 正常情況下,線程函數傳回後,線程就終止了。但也有其它方式:  Windows API: VOID ExitThread( DWORD dwExitCode ); 

C Runtime Library: void _endthread(void); 

Delphi Runtime Library: procedure EndThread(ExitCode: Integer); 

為了記錄一些必要的線程資料(狀态/屬性等),OS會為線程建立一個内部Object,如在Windows中那個Handle便是這個内部Object的Handle,是以線上程結束的時候還應該釋放這個Object。

雖然說用API或RTL(Runtime Library)已經可以很友善地進行多線程程式設計了,但是還是需要進行較多的細節處理,為此Delphi在Classes單元中對線程作了一個較好的封裝,這就是VCL的線程類:TThread 使用這個類也很簡單,大多數的Delphi書籍都有說,基本用法是:先從TThread派生一個自己的線程類(因為TThread是一個抽象類,不能生成執行個體),然後是Override抽象方法:Execute(這就是線程函數,也就是線上程中執行的代碼部分),如果需要用到可視VCL對象,還需要通過Synchronize過程進行。關于之方面的具體細節,這裡不再贅述,請參考相關書籍。

本文接下來要讨論的是TThread類是如何對線程進行封裝的,也就是深入研究一下TThread類的實作。因為隻是真正地了解了它,才更好地使用它。 下面是DELPHI7中TThread類的聲明(本文隻讨論在Windows平台下的實作,是以去掉了所有有關Linux平台部分的代碼): 代碼 TThread  =   class

private

FHandle: THandle;

FThreadID: THandle;

FCreateSuspended: Boolean;

FTerminated: Boolean;

FSuspended: Boolean;

FFreeOnTerminate: Boolean;

FFinished: Boolean;

FReturnValue: Integer;

FOnTerminate: TNotifyEvent;

FSynchronize: TSynchronizeRecord;

FFatalException: TObject;

procedure  CallOnTerminate;

class   procedure  Synchronize(ASyncRec: PSynchronizeRecord);  overload ;

function  GetPriority: TThreadPriority;

procedure  SetPriority(Value: TThreadPriority);

procedure  SetSuspended(Value: Boolean);

protected

procedure  CheckThreadError(ErrCode: Integer);  overload ;

procedure  CheckThreadError(Success: Boolean);  overload ;

procedure  DoTerminate;  virtual ;

procedure  Execute;  virtual ;  abstract ;

procedure  Synchronize(Method: TThreadMethod);  overload ;

property  ReturnValue: Integer  read  FReturnValue  write  FReturnValue;

property  Terminated: Boolean  read  FTerminated;

public

constructor  Create(CreateSuspended: Boolean);

destructor  Destroy;  override ;

procedure  AfterConstruction;  override ;

procedure  Resume;

procedure  Suspend;

procedure  Terminate;

function  WaitFor: LongWord;

class   procedure  Synchronize(AThread: TThread; AMethod: TThreadMethod);  overload ;

class   procedure  StaticSynchronize(AThread: TThread; AMethod: TThreadMethod);

property  FatalException: TObject  read  FFatalException;

property  FreeOnTerminate: Boolean  read  FFreeOnTerminate  write  FFreeOnTerminate;

property  Handle: THandle  read  FHandle;

property  Priority: TThreadPriority  read  GetPriority  write  SetPriority;

property  Suspended: Boolean  read  FSuspended  write  SetSuspended;

property  ThreadID: THandle  read  FThreadID;

property  OnTerminate: TNotifyEvent  read  FOnTerminate  write  FOnTerminate;

end ;

TThread類在Delphi的RTL裡算是比較簡單的類,類成員也不多,類屬性都很簡單明白,本文将隻對幾個比較重要的類成員方法和唯一的事件:OnTerminate作詳細分析。 首先就是構造函數: 代碼 constructor  TThread.Create(CreateSuspended: Boolean);

begin

   inherited  Create;

  AddThread;

  FSuspended : =  CreateSuspended;

  FCreateSuspended : =  CreateSuspended;

  FHandle : =  BeginThread( nil ,  0 , @ThreadProc, Pointer(Self), Create_SUSPENDED,

    FThreadID);

   if  FHandle  =   0   then

     raise  EThread.CreateResFmt(@SThreadCreateError,

      [SysErrorMessage(GetLastError)]);

end ;

雖然這個構造函數沒有多少代碼,但卻可以算是最重要的一個成員,因為線程就是在這裡被建立的。 在通過Inherited調用TObject.Create後,第一句就是調用一個過程:AddThread,其源碼如下: procedure AddThread; begin   InterlockedIncrement(ThreadCount); end;

同樣有一個對應的RemoveThread: procedure RemoveThread; begin   InterlockedDecrement(ThreadCount); end; 它們的功能很簡單,就是通過增減一個全局變量來統計程序中的線程數。隻是這裡用于增減變量的并不是常用的Inc/Dec過程,而是用了InterlockedIncrement/InterlockedDecrement這一對過程,它們實作的功能完全一樣,都是對變量加一或減一。但它們有一個最大的差別,那就是interlockedIncrement/InterlockedDecrement是線程安全的。即它們在多線程下能保證執行結果正确,而Inc/Dec不能。或者按作業系統理論中的術語來說,這是一對“原語”操作。 以加一為例來說明二者實作細節上的不同: 一般來說,對記憶體資料加一的操作分解以後有三個步驟: 1、 從記憶體中讀出資料 2、 資料加一 3、 存入記憶體 現在假設在一個兩個線程的應用中用Inc進行加一操作可能出現的一種情況: 1、 線程A從記憶體中讀出資料(假設為3) 2、 線程B從記憶體中讀出資料(也是3) 3、 線程A對資料加一(現在是4) 4、 線程B對資料加一(現在也是4) 5、 線程A将資料存入記憶體(現在記憶體中的資料是4) 6、 線程B也将資料存入記憶體(現在記憶體中的資料還是4,但兩個線程都對它加了一,應該是5才對,是以這裡出現了錯誤的結果)  而用InterlockIncrement過程則沒有這個問題,因為所謂“原語”是一種不可中斷的操作,即作業系統能保證在一個“原語”執行完畢前不會進行線程切換。是以在上面那個例子中,隻有當線程A執行完将資料存入記憶體後,線程B才可以開始從中取數并進行加一操作,這樣就保證了即使是在多線程情況下,結果也一定會是正确的。前面那個例子也說明一種“線程通路沖突”的情況,這也就是為什麼線程之間需要“同步”Synchronize),關于這個,在後面說到同步時還會再詳細讨論。

說到同步,有一個題外話:加拿大滑鐵盧大學的教授李明曾就Synchronize一詞在“線程同步”中被譯作“同步”提出過異議,個人認為他說的其實很有道理。在中文中“同步”的意思是“同時發生”,而“線程同步”目的就是避免這種“同時發生”的事情。而在英文中,Synchronize的意思有兩個:一個是傳統意義上的同步(To occur at the same time),另一個是“協調一緻”(To operate in unison)。在“線程同步”中的Synchronize一詞應該是指後面一種意思,即“保證多個線程在通路同一資料時,保持協調一緻,避免出錯”。不過像這樣譯得不準的詞在IT業還有很多,既然已經是約定俗成了,本文也将繼續沿用,隻是在這裡說明一下,因為軟體開發是一項細緻的工作,該弄清楚的,絕不能含糊。

扯遠了,回到TThread的構造函數上,接下來最重要就是這句了: FHandle := BeginThread(nil, 0, @ThreadProc, Pointer(Self), Create_SUSPENDED, FThreadID); 這裡就用到了前面說到的Delphi RTL函數BeginThread,它有很多參數,關鍵的是第三、四兩個參數。第三個參數就是前面說到的線程函數,即線上程中執行的代碼部分。第四個參數則是傳遞給線程函數的參數,在這裡就是建立的線程對象(即Self)。其它的參數中,第五個是用于設定線程在建立後即挂起,不立即執行(啟動線程的工作是在AfterConstruction中根據CreateSuspended标志來決定的),第六個是傳回線程ID。  現在來看TThread的核心:線程函數ThreadProc。有意思的是這個線程類的核心卻不是線程的成員,而是一個全局函數 (因為BeginThread過程的參數約定隻能用全局函數)。下面是它的代碼:  代碼 function  ThreadProc(Thread: TThread): Integer;

var

  FreeThread: Boolean;

begin

   try

     if   not  Thread.Terminated  then

       try

        Thread.Execute;

       except

        Thread.FFatalException : =  AcquireExceptionObject;

       end ;

   finally

    FreeThread : =  Thread.FFreeOnTerminate;

    Result : =  Thread.FReturnValue;

    Thread.DoTerminate;

    Thread.FFinished : =  True;

    SignalSyncEvent;

     if  FreeThread  then

      Thread.Free;

    EndThread(Result);

   end ;

end ;

雖然也沒有多少代碼,但卻是整個TThread中最重要的部分,因為這段代碼是真正線上程中執行的代碼。下面對代碼作逐行說明: 首先判斷線程類的Terminated标志,如果未被标志為終止,則調用線程類的Execute方法執行線程代碼,因為TThread是抽象類,Execute方法是抽象方法,是以本質上是執行派生類中的Execute代碼。  是以說,Execute就是線程類中的線程函數,所有在Execute中的代碼都需要當作線程代碼來考慮,如防止通路沖突等。如果Execute發生異常,則通過AcquireExceptionObject取得異常對象,并存入線程類的FFatalException成員中。 最後是線程結束前做的一些收尾工作。局部變量FreeThread記錄了線程類的FreeOnTerminated屬性的設定,然後将線程傳回值設定為線程類的傳回值屬性的值。然後執行線程類的DoTerminate方法。  DoTerminate方法的代碼如下:

procedure TThread.DoTerminate; begin   if Assigned(FOnTerminate) then Synchronize(CallOnTerminate); end; 

很簡單,就是通過Synchronize來調用CallOnTerminate方法,而CallOnTerminate方法的代碼如下,就是簡單地調用OnTerminate事件:

procedure TThread.CallOnTerminate; begin   if Assigned(FOnTerminate) then FOnTerminate(Self); end; 

因為OnTerminate事件是在Synchronize中執行的,是以本質上它并不是線程代碼,而是主線程代碼(具體見後面對Synchronize的分析)。  執行完OnTerminate後,将線程類的FFinished标志設定為True。接下來執行SignalSyncEvent過程,其代碼如下: procedure SignalSyncEvent; begin   SetEvent(SyncEvent); end;  也很簡單,就是設定一下一個全局Event:SyncEvent,關于Event的使用,本文将在後文詳述,而SyncEvent的用途将在WaitFor過程中說明。  然後根據FreeThread中儲存的FreeOnTerminate設定決定是否釋放線程類,線上程類釋放時,還有一些些操作,詳見接下來的析構函數實作。 最後調用EndThread結束線程,傳回線程傳回值。至此,線程完全結束。 說完構造函數,再來看析構函數: 代碼 destructor  TThread.Destroy;

begin

   if  (FThreadID  <>   0 )  and   not  FFinished  then

   begin

    Terminate;

     if  FCreateSuspended  then

      Resume;

    WaitFor;

   end ;

   if  FHandle  <>   0   then

    CloseHandle(FHandle);

   inherited  Destroy;

  FFatalException.Free;

  RemoveThread;

end ;

線上程對象被釋放前,首先要檢查線程是否還在執行中,如果線程還在執行中(線程ID不為0,并且線程結束标志未設定),則調用Terminate過程結束線程。Terminate過程隻是簡單地設定線程類的Terminated标志,如下面的代碼:  procedure TThread.Terminate; begin FTerminated := True; end;  是以線程仍然必須繼續執行到正常結束後才行,而不是立即終止線程,這一點要注意。  在這裡說一點題外話:很多人都問過我,如何才能“立即”終止線程(當然是指用TThread建立的線程)。結果當然是不行!終止線程的唯一辦法就是讓Execute方法執行完畢,是以一般來說,要讓你的線程能夠盡快終止,必須在Execute方法中在較短的時間内不斷地檢查Terminated标志,以便能及時地退出。這是設計線程代碼的一個很重要的原則!  當然如果你一定要能“立即”退出線程,那麼TThread類不是一個好的選擇,因為如果用API強制終止線程的話,最終會導緻TThread線程對象不能被正确釋放,在對象析構時出現Access Violation。這種情況你隻能用API或RTL函數來建立線程。  如果線程處于啟動挂起狀态,則将線程轉入運作狀态,然後調用WaitFor進行等待,其功能就是等待到線程結束後才繼續向下執行。關于WaitFor的實作,将放到後面說明。  線程結束後,關閉線程Handle(正常線程建立的情況下Handle都是存在的),釋放作業系統建立的線程對象。 然後調用TObject.Destroy釋放本對象,并釋放已經捕獲的異常對象,最後調用RemoveThread減小程序的線程數。  其它關于Suspend/Resume及線程優先級設定等方面,不是本文的重點,不再贅述。下面要讨論的是本文的另兩個重點 :Synchronize和WaitFor。  但是在介紹這兩個函數之前,需要先介紹另外兩個線程同步技術:事件和臨界區。  事件(Event)與Delphi中的事件有所不同。從本質上說,Event其實相當于一個全局的布爾變量。它有兩個指派操作:Set和Reset,相當于把它設定為True或False。而檢查它的值是通過WaitFor操作進行。對應在Windows平台上,是三個API函數:SetEvent、ResetEvent、WaitForSingleObject(實作WaitFor功能的API還有幾個,這是最簡單的一個)。  這三個都是原語,是以Event可以實作一般布爾變量不能實作的在多線程中的應用。Set和Reset的功能前面已經說過了,現在來說一下WaitFor的功能:  WaitFor的功能是檢查Event的狀态是否是Set狀态(相當于True),如果是則立即傳回,如果不是,則等待它變為Set狀态,在等待期間,調用WaitFor的線程處于挂起狀态。另外WaitFor有一個參數用于逾時設定,如果此參數為0,則不等待,立即傳回Event的狀态,如果是INFINITE則無限等待,直到Set狀态發生,若是一個有限的數值,則等待相應的毫秒數後傳回Event的狀态。  當Event從Reset狀态向Set狀态轉換時,喚醒其它由于WaitFor這個Event而挂起的線程,這就是它為什麼叫Event的原因。所謂“事件”就是指“狀态的轉換”。通過Event可以線上程間傳遞這種“狀态轉換”資訊。  當然用一個受保護(見下面的臨界區介紹)的布爾變量也能實作類似的功能,隻要用一個循環檢查此布爾值的代碼來代替WaitFor即可。從功能上說完全沒有問題,但實際使用中就會發現,這樣的等待會占用大量的CPU資源,降低系統性能,影響到别的線程的執行速度,是以是不經濟的,有的時候甚至可能會有問題。是以不建議這樣用。  臨界區(CriticalSection)則是一項共享資料通路保護的技術。它其實也是相當于一個全局的布爾變量。但對它的操作有所不同,它隻有兩個操作:Enter和Leave,同樣可以把它的兩個狀态當作True和False,分别表示現在是否處于臨界區中。這兩個操作也是原語,是以它可以用于在多線程應用中保護共享資料,防止通路沖突。  用臨界區保護共享資料的方法很簡單:在每次要通路共享資料之前調用Enter設定進入臨界區标志,然後再操作資料,最後調用Leave離開臨界區。它的保護原理是這樣的:當一個線程進入臨界區後,如果此時另一個線程也要通路這個資料,則它會在調用Enter時,發現已經有線程進入臨界區,然後此線程就會被挂起,等待目前在臨界區的線程調用Leave離開臨界區,當另一個線程完成操作,調用Leave離開後,此線程就會被喚醒,并設定臨界區标志,開始操作資料,這樣就防止了通路沖突。

以前面那個InterlockedIncrement為例,我們用CriticalSection(Windows API)來實作它: 代碼 Var

InterlockedCrit : TRTLCriticalSection;

Procedure InterlockedIncrement(  var  aValue : Integer );

Begin

EnterCriticalSection( InterlockedCrit );

Inc( aValue );

LeaveCriticalSection( InterlockedCrit );

End; 

現在再來看前面那個例子: 1. 線程A進入臨界區(假設資料為3) 2. 線程B進入臨界區,因為A已經在臨界區中,是以B被挂起 3. 線程A對資料加一(現在是4) 4. 線程A離開臨界區,喚醒線程B(現在記憶體中的資料是4) 5. 線程B被喚醒,對資料加一(現在就是5了) 6. 線程B離開臨界區,現在的資料就是正确的了。  臨界區就是這樣保護共享資料的通路。  關于臨界區的使用,有一點要注意:即資料通路時的異常情況處理。因為如果在資料操作時發生異常,将導緻Leave操作沒有被執行,結果将使本應被喚醒的線程未被喚醒,可能造成程式的沒有響應。是以一般來說,如下面這樣使用臨界區才是正确的做法:  EnterCriticalSection Try // 操作臨界區資料 Finally LeaveCriticalSection End;  最後要說明的是,Event和CriticalSection都是作業系統資源,使用前都需要建立,使用完後也同樣需要釋放。如 TThread類用到的一個全局Event:SyncEvent和全局CriticalSection:TheadLock,都是在InitThreadSynchronization和DoneThreadSynchronization中進行建立和釋放的,而它們則是在Classes單元的Initialization和Finalization中被調用的。  由于在TThread中都是用API來操作Event和CriticalSection的,是以前面都是以API為例,其實Delphi已經提供了對它們的封裝,在SyncObjs單元中,分别是TEvent類和TCriticalSection類。用法也與前面用API的方法相差無幾。因為TEvent的構造函數參數過多,為了簡單起見,Delphi還提供了一個用預設參數初始化的Event類:TSimpleEvent。 順便再介紹一下另一個用于線程同步的類:TMultiReadExclusiveWriteSynchronizer,它是在SysUtils單元中定義的。據我所知,這是Delphi RTL中定義的最長的一個類名,還好它有一個短的别名:TMREWSync。至于它的用處,我想光看名字就可以知道了,我也就不多說了。  有了前面對Event和CriticalSection的準備知識,可以正式開始讨論Synchronize和WaitFor了。 我們知道,Synchronize是通過将部分代碼放到主線程中執行來實作線程同步的,因為在一個程序中,隻有一個主線程。先來看看Synchronize的實作: procedure TThread.Synchronize(Method: TThreadMethod); begin FSynchronize.FThread := Self; FSynchronize.FSynchronizeException := nil; FSynchronize.FMethod := Method; Synchronize(@FSynchronize); end;  其中FSynchronize是一個記錄類型: PSynchronizeRecord = ^TSynchronizeRecord; TSynchronizeRecord = record FThread: TObject; FMethod: TThreadMethod; FSynchronizeException: TObject; end;  用于進行線程和主線程之間進行資料交換,包括傳入線程類對象,同步方法及發生的異常。 在Synchronize中調用了它的一個重載版本,而且這個重載版本比較特别,它是一個“類方法”。所謂類方法,是一種特殊的類成員方法,它的調用并不需要建立類執行個體,而是像構造函數那樣,通過類名調用。之是以會用類方法來實作它,是因為為了可以線上程對象沒有建立時也能調用它。不過實際中是用它的另一個重載版本(也是類方法)和另一個類方法StaticSynchronize。

下面是這個Synchronize的代碼:

代碼 class   procedure  TThread.Synchronize(ASyncRec: PSynchronizeRecord);

var

  SyncProc: TSyncProc;

begin

   if  GetCurrentThreadID  =  MainThreadID  then

    ASyncRec.FMethod

     //  首先是判斷目前線程是否是主線程,如果是,則簡單地執行同步方法後傳回。

   else

   begin

    SyncProc.Signal : =  CreateEvent( nil , True, False,  nil );

     {  通過局部變量SyncProc記錄線程交換資料(參數)和一個Event Handle,其記錄結構如下:

      TSyncProc = record

      SyncRec: PSynchronizeRecord;

      Signal: THandle;

      end;  }

     try

      EnterCriticalSection(ThreadLock);

       {

        接着進入臨界區(通過全局變量ThreadLock進行,因為同時隻能有一個線程進入Synchronize狀态,是以可以用全局變量記錄)

       }

       try

         {  然後就是把這個記錄資料存入SyncList這個清單中(如果這個清單不存在的話,則建立它)。  }

         if  SyncList  =   nil   then

          SyncList : =  TList.Create;

         //

        SyncProc.SyncRec : =  ASyncRec;

        SyncList.Add(@SyncProc);

         {  再接下就是調用SignalSyncEvent,其代碼在前面介紹TThread的構造函數時已經介紹過了,它的功能就是簡單地将SyncEvent作一個Set的操作。關于這個SyncEvent的用途,将在後面介紹WaitFor時再詳述。  }

        SignalSyncEvent;

         {  接下來就是最主要的部分了:調用WakeMainThread事件進行同步操作。WakeMainThread是一個TNotifyEvent類型的全局事件。這裡之是以要用事件進行處理,是因為Synchronize方法本質上是通過消息,将需要同步的過程放到主線程中執行,如果在一些沒有消息循環的應用中(如Console或DLL)是無法使用的,是以要使用這個事件進行處理。  }

         if  Assigned(WakeMainThread)  then

          WakeMainThread(SyncProc.SyncRec.FThread);

        LeaveCriticalSection(ThreadLock);

         //  在執行完WakeMainThread事件後,就退出臨界區

         try

          WaitForSingleObject(SyncProc.Signal, INFINITE);

           {  然後調用WaitForSingleObject開始等待在進入臨界區前建立的那個Event。這個Event的功能是等待這個同步方法的執行結束,關于這點,在後面分析CheckSynchronize時會再說明。  }

         finally

          EnterCriticalSection(ThreadLock);

         end ;

         {  注意在WaitForSingleObject之後又重新進入臨界區,但沒有做任何事就退出了,似乎沒有意義,但這是必須的!

          因為臨界區的Enter和Leave必須嚴格的一一對應。那麼是否可以改成這樣呢:

          if Assigned(WakeMainThread) then

          WakeMainThread(SyncProc.SyncRec.FThread);

          WaitForSingleObject(SyncProc.Signal, INFINITE);

          f inally

          LeaveCriticalSection(ThreadLock);

          end;

          上面的代碼和原來的代碼最大的差別在于把WaitForSingleObject也納入臨界區的限制中了。看上去沒什麼影響,還使代碼大大簡化了,但真的可以嗎?事實上是不行!

          因為我們知道,在Enter臨界區後,如果别的線程要再進入,則會被挂起。而WaitFor方法則會挂起目前線程,直到等待别的線程SetEvent後才會被喚醒。如果改成上面那樣的代碼的話,如果那個SetEvent的線程也需要進入臨界區的話,死鎖(Deadlock)就發生了(關于死鎖的理論,請自行參考作業系統原理方面的資料)。死鎖是線程同步中最需要注意的方面之一!

         }

       finally

        LeaveCriticalSection(ThreadLock);

       end ;

     finally

      CloseHandle(SyncProc.Signal);

     end ;

     //  最後釋放開始時建立的Event,如果被同步的方法傳回異常的話,還會在這裡再次抛出異常。

     if  Assigned(ASyncRec.FSynchronizeException)  then

       raise  ASyncRec.FSynchronizeException;

   end ;

end ;

這段代碼略多一些,不過也不算太複雜。 可見ThreadLock這個臨界區就是為了保護對SyncList的通路,這一點在後面介紹CheckSynchronize時會再次看到。  而響應這個事件的是Application對象,下面兩個方法分别用于設定和清空WakeMainThread事件的響應(來自Forms單元): 

procedure TApplication.HookSynchronizeWakeup; begin Classes.WakeMainThread := WakeMainThread; end;   procedure TApplication.UnhookSynchronizeWakeup; begin Classes.WakeMainThread := nil; end; 

上面兩個方法分别是在TApplication類的構造函數和析構函數中被調用。         這就是在Application對象中WakeMainThread事件響應的代碼,消息就是在這裡被發出的,它利用了一個空消息來實作:         procedure TApplication.WakeMainThread(Sender: TObject);            begin         PostMessage(Handle, WM_NULL, 0, 0);        end;        而這個消息的響應也是在Application對象中,見下面的代碼(删除無關的部分):         procedure TApplication.WndProc(var Message: TMessage); …        begin         try …      with Message do          case Msg of      …         WM_NULL:         CheckSynchronize;     …           except       HandleException(Self);          end;       end;  其中的CheckSynchronize也是定義在Classes單元中的,由于它比較複雜,暫時不詳細說明,隻要知道它是具體處理Synchronize功能的部分就好.  回到前面CheckSynchronize,見下面的代碼:  代碼 function  CheckSynchronize(Timeout: Integer  =   0 ): Boolean;

var

  SyncProc: PSyncProc;

  LocalSyncList: TList;

begin

   //  首先,這個方法必須在主線程中被調用(如前面通過消息傳遞到主線程),否則就抛出異常。

   if  GetCurrentThreadID  <>  MainThreadID  then

     raise  EThread.CreateResFmt(@SCheckSynchronizeError, [GetCurrentThreadID]);

   {  接下來調用ResetSyncEvent(它與前面SetSyncEvent對應的,之是以不考慮WaitForSyncEvent的情況,是因為隻有在Linux版下才會調用帶參數的CheckSynchronize,Windows版下都是調用預設參數0的CheckSynchronize)。  }

   if  Timeout  >   0   then

    WaitForSyncEvent(Timeout)

   else

    ResetSyncEvent;

   {  現在可以看出SyncList的用途了:它是用于記錄所有未被執行的同步方法的。因為主線程隻有一個,而子線程可能有很多個,當多個子線程同時調用同步方法時,主線程可能一時無法處理,是以需要一個清單來記錄它們。  }

  LocalSyncList : =   nil ;

  EnterCriticalSection(ThreadLock);

   try

    Integer(LocalSyncList) : =  InterlockedExchange(Integer(SyncList),

      Integer(LocalSyncList));

     try

      Result : =  (LocalSyncList  <>   nil )  and  (LocalSyncList.Count  >   0 );

       if  Result  then

       begin

         {  在這裡用一個局部變量LocalSyncList來交換SyncList,這裡用的也是一個原語:InterlockedExchange。同樣,這裡也是用臨界區将對SyncList的通路保護起來。隻要LocalSyncList不為空,則通過一個循環來依次處理累積的所有同步方法調用。最後把處理完的LocalSyncList釋放掉,退出臨界區。  }

         while  LocalSyncList.Count  >   0   do

         begin

           {  再來看對同步方法的處理:首先是從清單中移出(取出并從清單中删除)第一個同步方法調用資料。然後退出臨界區(原因當然也是為了防止死鎖)。接着就是真正的調用同步方法了。  }

          SyncProc : =  LocalSyncList[ 0 ];

          LocalSyncList.Delete( 0 );

          LeaveCriticalSection(ThreadLock);

           try

             try

              SyncProc.SyncRec.FMethod;

             except   //  如果同步方法中出現異常,将被捕獲後存入同步方法資料記錄中。

              SyncProc.SyncRec.FSynchronizeException : =  AcquireExceptionObject;

             end ;

           finally

            EnterCriticalSection(ThreadLock);

             {  重新進入臨界區後,調用SetEvent通知調用線程,同步方法執行完成了(詳見前面Synchronize中的WaitForSingleObject調用)。  }

           end ;

          SetEvent(SyncProc.signal);

         end ;

       end ;

     finally

      LocalSyncList.Free;  //  等list的序列全部執行完後,釋放list的資源

     end ;

   finally

    LeaveCriticalSection(ThreadLock);

   end ;

end ;

至此,整個Synchronize的實作介紹完成。  最後來說一下WaitFor,它的功能就是等待線程執行結束。其代碼如下:

代碼 function  TThread.WaitFor: LongWord;

var

  H:  array  [ 0  ..  1 ]  of  THandle;

  WaitResult: Cardinal;

  Msg: TMsg;

begin

  H[ 0 ] : =  FHandle;

   if  GetCurrentThreadID  =  MainThreadID  then

   begin

    WaitResult : =   0 ;

    H[ 1 ] : =  SyncEvent;

     repeat

       {  This prevents a potential deadlock if the background thread does a SendMessage to the foreground thread  }

       if  WaitResult  =  WAIT_OBJECT_ 0   +   2   then

        PeekMessage(Msg,  0 ,  0 ,  0 , PM_NOREMOVE);

      WaitResult : =  MsgWaitForMultipleObjects( 2 , H, False,  1000 ,

        QS_SENDMESSAGE);

      CheckThreadError(WaitResult  <>  WAIT_FAILED);

       if  WaitResult  =  WAIT_OBJECT_ 0   +   1   then

        CheckSynchronize;

     until  WaitResult  =  WAIT_OBJECT_ 0 ;

   end

   else

    WaitForSingleObject(H[ 0 ], INFINITE);

  CheckThreadError(GetExitCodeThread(H[ 0 ], Result));

end ;

如果不是在主線程中執行WaitFor的話,很簡單,隻要調用WaitForSingleObject等待此線程的Handle為Signaled狀态即可。  如果是在主線程中執行WaitFor則比較麻煩。首先要在Handle數組中增加一個SyncEvent,然後循環等待,直到線程結束(即MsgWaitForMultipleObjects傳回WAIT_OBJECT_0,詳見MSDN中關于此API的說明)。 在循環等待中作如下處理:如果有消息發生,則通過PeekMessage取出此消息(但并不把它從消息循環中移除),然後調用MsgWaitForMultipleObjects來等待線程Handle或SyncEvent出現Signaled狀态,同時監聽消息(QS_SENDMESSAGE參數,詳見MSDN中關于此API的說明)。可以把此API當作一個可以同時等待多個Handle的WaitForSingleObject。如果是SyncEvent被SetEvent(傳回WAIT_OBJECT_0 + 1),則調用CheckSynchronize處理同步方法。 為什麼在主線程中調用WaitFor必須用MsgWaitForMultipleObjects,而不能用WaitForSingleObject等待線程結束呢?因為防止死鎖。由于線上程函數Execute中可能調用Synchronize處理同步方法,而同步方法是在主線程中執行的,如果用WaitForSingleObject等待的話,則主線程在這裡被挂起,同步方法無法執行,導緻線程也被挂起,于是發生死鎖。 而改用WaitForMultipleObjects則沒有這個問題。首先,它的第三個參數為False,表示隻要線程Handle或SyncEvent中隻要有一個Signaled即可使主線程被喚醒,至于加上QS_SENDMESSAGE是因為ynchronize是通過消息傳到主線程來的,是以還要防止消息被阻塞。這樣,當線程中調用Synchronize時,主線程就會被喚醒并處理同步調用,在調用完成後繼續進入挂起等待狀态,直到線程結束。 至此,對線程類TThread的分析可以告一個段落了,對前面的分析作一個總結: 1、 線程類的線程必須按正常的方式結束,即Execute執行結束,是以在其中的代碼中必須在适當的地方加入足夠多 的對Terminated标志的判斷,并及時退出。如果必須要“立即”退出,則不能使用線程類,而要改用API或RTL函數。 2、 對可視VCL的通路要放在Synchronize中,通過消息傳遞到主線程中,由主線程處理。 3、 線程共享資料的通路應該用臨界區進行保護(當然用Synchronize也行)。 4、 線程通信可以采用Event進行(當然也可以用Suspend/Resume)。 5、 當在多線程應用中使用多種線程同步

轉載于:https://www.cnblogs.com/rogee/archive/2010/09/20/1832053.html

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