Delphi 多线程编程(3)

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Delphi 多线程编程(3)

来源: 作者: 时间:2016-01-18 15:41 【

多线程程处理1-1 多线程的基本概念多线程带来如下好处:(自己阅读)1)避免瓶颈;2)并行操作;3)提高效率;在多线程中,通过优先级管理,可以使重要的程序优先操作,提高了任

多线程程处理
1-1 多线程的基本概念
多线程带来如下好处:(自己阅读)
1)避免瓶颈;
2)并行操作;
3)提高效率;


在多线程中,通过优先级管理,可以使重要的程序优先操作,提高了任务管理的灵活性。
另一方面,在多CPU 系统中,可以把不同的线程在不同的CPU 中执行,真正做到同时处理多任务(Win 98 只是模拟的,而Win/NT/2000是真正的多CPU同时操作)。

 

多线程的两个概念:

1)进程:也称任务,程序载入内存,并分配资源,称为“一个进程”。
           注意:进程本身并不一定要正在执行。进程由以下几部分组成:
a>一个私有的地址空间,它是进程可以使用的一组虚拟内存地址空间;
b>程序的相关代码、数据源;
c>系统资源,比如操作系统同步对象等;
d>至少包含一个线程(主线程);

2)线程:是程序的执行单位(线程本身并不包括程序代码,真正拥有代码的是进程),每个进程至少包括一个线程,称为主线程,一个进程如果有多个线程,就可以共享同一进程的资源,并可以并发执行。
线程是进程的一个执行单元,是操作系统分配CPU 时间的基本实体,线程主要由如下两部分组成:
a>数据结构;
b>CPU 寄存器和堆栈;
一个进程中的线程,可以独立运行,也可以控制另一个线程的运行。

请注意:
多线程不能滥用,书上提到了多线程的几个缺点(自阅)。

 

1-2 Tthread 对象

虽然Windows 提供了比较多的多线程设计的API 函数,但是直接使用API 函数一方面极其不方便,而且使用不当还容易出错。

为解决这个问题,Borland 公司率先推出了一种Tthread 对象,来解决多线程设计上的困难,简化了多线程问题的处理。
应该注意,Tthread 对象是没有实例的,它和界面的交流,主要依靠主窗体(主VCL线程),这和其他对象使用上有些区别。

 

一、Tthread 对象的主要方法

构造线程:

constructor Create(CreateSuspended:boolean)

其中:CreateSuspended=true 构造但不唤醒;   false 构造的同时即唤醒

也可以用如下方法

inheried Create(CreateSuspended:boolean)


挂起线程:suspend

(把线程挂起的次数加一)

唤醒线程:resume

(注意:注意这个属性是把线程挂起的次数减一,当次数为0 时,即唤醒。也就是说,线程挂起多少次,唤醒也需要多少次。

同时挂起的时候将保持线程的地址指针不变,所以线程挂起后再唤醒,将从挂起的地方开始运行)

析构(清除线程所占用的内存):

destroy

终止线程(后面会具体讨论):

Terminate

 

二、线程应用的简单例子:

下面通过一个例子说明上述方法的应用。我们知道,循环是独占性最强的运行方式之一,现在希望建立两个线程对象,实现循环的并行运行。具体方法如下:

File---New---Thread Object

这就自动在主Form中建立了一个线程单元(在对话框里写上线程名字),默认的名字是Unit2。同样方法建立第二个线程单元Unit3。

要注意的是:Unit2和Unit3中有一个给定的过程:

procedure Object.Execute;
begin

end;

其中的程序是线程唤醒后自动执行的程序,也可以在里面调用其他自定义的过程和函数。这个过程的结束,意味着线程程序的结束。
为了构造线程,在interface的Type区,定义一个构造过程:

type
Object = class(TThread) //自动给出的,也可以直接改

private

protected

procedure Execute; override;

public
constructor create; //自己写的

并且在implementation区域写上:

constructor Object.create;
begin
inherited create(true);
end

其中Object 为线程对象的名字。所以这么写,是希望在主Form中调用这个构造过程。
Create()的参数用True,表明构造出的线程为挂起状态。
注意一下,在同一个线程对象里,如果两次构造,将产生两个独立的线程,不但运行是独立的,而且使用线程的局部变量也是独立的。

但这里为了简化问题,还是建立了两个独立的线程对象,而且两个循环数是不同的,在并行运算时容易判断出是两个不同的程序在运行。

假定我们给两个线程对象起的名字是:

mymath1
mymath2

这样在Unit1,应该作如下声明:

implementation

{$R *.DFM}

uses unit2,unit3;

var thread1:mymath1;
thread2:mymath2;

这样在主线程,将可以通过这两个线程变量调用对应的线程方法。

在主线程区构造线程的方法是:

thread1:=mymath1.create;
thread2:=mymath2.create;

挂起:

thread1.suspend;
thread2.suspend;

唤醒:

thread1.resume;
thread2.resume;

析构:

thread1.destroy;
thread2.destroy;

 

这里需要说明的是,由于线程单元需要调用Form的Edit控件(对象),可以采用两种方法:

1)在线程单元定义一个TEdit对象,例如

edit4:Tedit;

在Execute过程内直接引用

但在Unit1中一定要在FormCreate过程里作一个赋值:

procedure TForm1.FormCreate(Sender: TObject);
begin
thread1.edit4:=edit1;
end;

这样,就把第一线程的edit4与Form上的edit1联系来。

2)在第二个线程中首先声明调用Unti1,也就是要加上
Uses Unit1;

这样就可以在该线程单元直接调用主Form的控件了,比如在Unit3中可以写:

form1.edit2.text:=inttostr(i)

了解了这些基本规则,就可以写出比较复杂的多线程程序了。
还有一点要说明的,默认生成的线程单元,调用的单元只有一个:

Uses Classes;

这样,往往很多函数和对象在线程单元里不能使用,所以在必要时,应该根据需要User相应的单元,这个例程为了简单,把大部分常用的单元都拷过去了,这并不是推荐的办法,因为这样一来会使程序的垃圾过多,所以,一般要用什么拷什么。

 

三、常用的API 函数

在处理多线程问题的时候,也经常用到Windows提供的API 函数,需要说明的是,Tthread 对象内部封装的方法,其实主要也是调用API 函数,但是,考虑更全面,更安全。

而直接调用API 函数,往往会因为运用不当,出现一些不应有的错误。所以,我个人以为,只要用Tthread 对象的方法能解决的,就不要直接调用API 函数,API 函数只应该在用在Tthread 对象方法解决不了的时候。
例如Tthread 对象方法内部调用API 函数的时候,一般使用推荐的默认值,但需要更精细的控制时,就可以直接使用API 函数。
其实,Tthread 对象方法已经受到了大多数程序设计者的认可,比如,原来VB是不具备直接处理多线程的能力的,但是,现在VB.Net就宣称,它具备了简单处理多线程问题的能力,这就很说明问题。
下面简单介绍几种API 函数,为了清晰方便,这里着重在于说明,函数正确的描述可以自己阅读书上的例子和手册:
构建线程:

CreateThread(参数1,--安全属性(一般=Nil,默认安全属性)

参数2,--线程堆栈尺寸(一般=0,与主线程相同长度,而且可以根据需要自动变化)
参数3,--指向函数名指针,@函数名,这个参数十分重要,不正确将无法调用成功。
参数4,--用户需要向线程传递的参数,是一个指向结构的指针,不需传递参数时,为Nil。
参数5)--传入与线程有关的一些参数,例如:
CREATE_SUSPENDED 创建一个挂起的线程;
0 创建后立即激活。

书上有这个函数应用的十分清晰的例子,可以自己阅读。
一般并不推荐使用 CreateTheard函数,而推荐使用RTL 库里的System单元中定义的 BeginTheard函数,因为这除了能创建一个线程和一个入口函数以外,还增加了几项保护措施,具体的请参阅书上的第10页说明。

对应suspend(挂起)和resume(唤醒)的两个API 函数为:

Function SuspendThread(hThread:Thandle):DWORD;

Function ResumeThread(hThread:Thandle):DWORD;

其中,Thandle被要求控制线程的句柄,函数调用成功,返回挂起的次数,调用不成功。则返回0xFFFFFFFF。

 

四、线程的终止和退出:

1)自动退出:

一个线程从Execute()过程中退出,即意味着线程的终止,此时将调用Windows的ExitThread()函数来清除线程所占用的堆栈。
如果线程对象的 FreeOnTerminate 属性设为True,则线程对象将自动删除,并释放线程所占用的资源。
这是消除线程对象最简单的办法。

2)受控退出:

利用线程对象的Terminate属性,可以由进程或者由其他线程控制线程的退出。只需要简单的调用该线程的Terminate方法,并设直线程对象的Terminate属性为True。
在线程中,应该不断监视Terminate的值,一旦发现为True,则退出,例如在Execute()过程中可以这样写:

While not Terminate do
begin
........
end;

 

3)退出的API 函数:

关于线程退出的API 函数声明如下:code

Function TerminateThread(hThread:Thandle;dwExitCode:DWORD);

不过,这个函数会使代码立刻终止,而不管程序中有没有

try....finally

机制,可能会导致错误,不到万不得已,最好不要使用。

 

4) 利用挂起线程的方法(suspend)

利用挂起线程的suspend方法,后面跟个Free,也可以释放线程,
例如:

thread1.suspend; //挂起
thread2.free; //释放

书上有相应的例子。


五、线程的优先级:

在多线程的情况下,一般要根据线程执行任务的重要性,给线程适当的优先级,一般如果量的线程同时申请CPU 时间,优先级高的线程优先。

在Windows下,给线程的优先级分为30级,而Delphi中Tthread 对象相对简单的把优先级分为七级。也就是在Tthread中声明了一个枚举类型TTthreadPriority:

type

TTthreadPriority(tpidle,tpLowest,tpLower,tpNormal,
tpHight,tpHighest,tpTimecrital)

分别对应的是最低(系统空闲时有效,-15),较低(-2),低(-1),正常(普通0),高(1),较高(2),最高(15)。

其中tpidle和tpTimecrital有些特殊,具体情况请阅读书上有关内容。

设置优先级可使用thread对象的priority属性:

threadObject.priority:=Tthreadpriority(级别);

这里给出了一个演示多线程优先级的实例:


1-3 在中使用多线程

一)使用ADO模式

由于Delphi 6.0的ADO 数据源控件内置了多线程能力,所以,在ADO模式下,使用多线程不需要做更多的工作。

           用两个ADOTable控件,分别连到两个数据库,并且分别通过DataSource控件,与数据帮定控件联系就可以了,这样就可以实现前后台处理数据库问题。

 

二)使用BDE模式和Tseeion对象

如果需要使用BDE 模式,那么多线程使用数据库,就要考虑Session的问题。

       在单线程时,每个数据源的建立就自动生成一个Session,这是这个数据源私有的关于数据库信息的文件。   

      但多线程时,必须统一管理,所以在BDE 中专门提供了一个Tsession对象,它可以同时管理不同的Databas数据源对象。
Databas数据源可以接受来自不同数据平台的数据库。

数据库1---databas(2)----table(Qurey)(3)---datasource
| |
| |
|--------- Tsession(1)
| |
| |
数据库2---databas(2)----table(Qurey)(3)---datasource


方法:
1)Tsession
属性:SessionName=名(自起)
Active=true (激活)
2)Database(可以有多个)
属性:SessionName=Tsession名
Dataname=名(自起,作为Table的标识)
AliasName=数据库别名
Connected=True (激活)
3)Table或Qurey
属性:SessionName=Tsession名(不要用默认值)
DatabaseName=如果前面起了名,这里就会出现Database
的名字。
Tablename=表名
Active=true (激活)
以后比如加入Datasoucre和其他一样,这样就可以构造两个前后台处理的数据库管理了。

 

2-4 多线程的同步机制

同步机制,实际上是事件驱动机制,意思是让线程平时处于“休眠”状态,除非发生某个事件才触发。
                                                例如一个拷贝文件,拷贝线程完成一个程序块后,再唤醒进程条线程做一个格的填充。
研究多线程的同步机制的必要性在于,多线程同步工作时,如果同时调用相同的资源,就可能会出现问题,一般读出是不会有问题的,但是,如果写入(全局变量、数据库),就会发生冲突,甚至产生死
锁和竞争问题。

一、使用Synchronize方法

这个方法用于访问VCL 主线程所管理的资源,其方法的应用是:
         第一步:把访问主窗口(或主窗口控件资源)的代码放到线程的一个方法中;
         第二步:是在线程对象的Execute方法中,通过Synchronize方法使用该方法。
实例:
procedure Theater.Execute;
begin
Synchronize(update);
end;

procedure Theater.update;
begin
.........
end;

这里通过 Synchronize使线程方法update同步。


二、使用VCL类的Look方法

在Delphi的IDE提供的构件中,有一些对象内部提供了线程的同步机制,工作线程可以直接使用这些控件,比如:Tfont,Tpen,TBitmap,TMetafile,Ticon等。

另外,一个很重要的控件对象叫TCanvas,提供了一个Lock方法用于线程的同步,当一个线程使用此控件对象的时候,首先调用这个对象的Lock方法,然后对这个控件进行操作,完毕后再调用Unlock方法,释放对控间的控制权。
例如:
CanversObject.look;
try
画图
finally
CanversObject.unlock;
end;
{使用这个保护机制,保证不论有没有异常,unlock都会被执行否则很可能会发生死锁。在多线程设计的时候,应该很注意发生死锁的问题}

 

三、Waitfor方法
当一个线程应该等待另一个线程结束时,可以调用Waitfor方法。这个方法属于等待线程对象,Waitfor方法的原型如下:

Function Waitfor(Const Astring:string):string;

比如在前面最基本的线程的例子中,唤醒线程的语句中加上

thread1.resume;
thread1.waitfor;
thread2.resume;

那么所有的线程都必须等待thread1运行完毕后才能运行,其中包括主线程,可以预想,由于thread1调用了主窗体的Edit控件,那么,在thread1运行中间,Edie1也不会显示。
这就告诉我们,这样的代码是不能作为主线程的一部分的,如果与主窗体连接的线程内等待另一个线程结束,而另一个线程又要等待访问用户界面,就可能是程序陷于死锁。
这点在应用的时候要谨慎。


四、利用Windows的API 实现同步

Windows API函数提供了很多同步技术,下面简要介绍。

1)临界区

使用线程的时候,遇到的一个基本的问题,就是多个线程访问同一个对象,比如访问相同的文件、DLL、相同的通讯资源,特别是数据库的访问,当多个线程对同一数据库字段写入的时候,其结果会出
现不确定性。
临界区用于解决这个问题,它可以保证线程使用敏感数据的时候,阻赛其他的线程访问名干数据,使用时首先要初始化,其声明一个TRTLCriticalSection类型的变量:

var
CS:TRTLCriticalSection;

初始化:

initializeCriticalSection(cs);

独占

EnterCriticalSection(cs);

解除独占

LeaveCriticalSection(CS);

使用临界区是比较方便而且概念比较清晰的的线程同步机制,应用比较广泛。

 

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