多线程技术在Delphi数据库编程中应用

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多线程技术在Delphi数据库编程中应用

来源: 作者: 时间:2016-02-05 11:47 【

引言在传统上,并发多任务的实现采用的是在操作系统级运行多个进程,由操作系统按照一定的策略(优先级、循环等),调度各个进程的执行,以最大限度的利用计算机的各种资源。
引言

在传统上,并发多任务的实现采用的是在操作级运行多个进程,由操作系统按照一定的策略(优先级、循环等),调度各个进程的执行,以最大限度的利用计算机的各种资源。在这种实现方法中最基本的调度单位是操作系统级上的进程。由于各个进程拥有自己独立的运行环境(寄存器和地址空间等)。进程与进程之间的耦合关系差,并发性粒度过于粗糙,并发实现也不太容易。所以,除非特殊需要,一般的应用设计都不采用这种技术。

为了克服这些问题,近年来逐步发展了并发多线程的程序设计技术。从并发Ada、并发C等各种并发多任务的程序设计语言(这些语言中采用的虽然不是线程这个术语,但其基本思想是一样的),到Mach、Chorus、Solaris System等各种采用了线程技术的系统,多线程技术得到了迅速发展和日益广泛的应用。IEEE也推出了有关多线程程序设计的标准POSIX1003.4a。特别是在Window NT和Windows 98等流行操作系统中,采用了线程作为基本的调度单位,其API中也提供了有关线程操作的用户程序接口。所有这些无疑都会促进多线程技术在程序设计中被日益广泛的采用。

多线程技术的概念

所谓线程(或称线索,thread),指程序中的以单一的顺序控制流。线程按顺序执行,即在一个线程中,一个时刻只能由一个执行点。显然,按传统方法设计的程序,无论是单道执行的程序,还是由多个进程并发执行的多道程序,就每个程序本身而言,都是由单线程组成的。

多线程程序设计,就是使单个程序中包含并发执行的多个线程。当多线程程序执行时,在该程序对应的进程中就有多个控制流在同时运行,即具有并发执行的多个线程。在一个进程中包含并发执行的多个控制流,而不是把多个控制流一一分散在多个进程中,这是多线程程序设计与并发多进程程序设计截然不同之处。这就决定了二者之间虽然在概念上有许多相通之处,但实现方法则是完全不同。

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图1 进程之间的关系

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图2 线程之间的关系

图1和图2分别示意了把一个任务按两个并发进程和两个并发线程分解后的情况。比较这两张图中进程与进程之间、线程与线程之间的关系可以看出,进程之间的关系比较疏远,各个进程是在自己独有的地址空间内执行,不但寄存器和堆栈是独有的,动态数据堆、静态数据区和程序代码也相互独立。而线程之间的关系则要紧密的多。虽然各线程为保持自己的控制流而独有寄存器和堆栈,但由于各线程从属于同一进程,它们共享同一地址空间,所以动态堆、静态数据区及程序代码则是各线程共有的。

许多多任务操作系统限制用户能拥有的最多进程数目,如很多Unix版本的典型值为20个左右,这对许多并发应用来说远远不够。而对多线程技术来说,不存在这样的数目限额。

多线程程序设计

线程是系统调度的基本单位,是CPU的一条执行路径。一个应用程序实例至少有一个线程,即程序的基本线程或主线程。用户可以根据需要同时创建若干个线程,让一个程序在同一时刻运行多个线路。线程间独立运行,每个线程都轮流占用CPU的运行时间和资源,即将CPU的时间分片,每一个时间片给不同的线程使用。这样,操作系统将不断的将线程挂起、唤醒、再挂起、再唤醒,直至完成整个任务。

当程序在运行时,线程被加载到内存中等待执行。每个线程都可能包含该应用程序的数据、代码或者其他操作系统的资源。一个线程执行程序的一部分,所有线程都能够访问进程的全局变量。

一个采用多线程的应用程序允许同一程序的多个部分同时执行,为程序赋予了并行特性,因而可以执行某些实时性或随机性很强的操作,提高对CPU的利用率,加快信息处理速度。

1、线程的创建

笔者利用Delphi语言进行了程序的开发和编写, 该语言的优点之一是它有一整套线程同步方法,可以很方便地使用。

一个进程的主线程是由操作系统自动生成,如果要让一个主线程创建额外的线程,在WinAPI中,可以调用CreateThread来完成。在Delphi中,所有的线程类可以从TThread类派生得到,如下:

type
OptimizeThread = class(TThread)
private
{ Private declarations }
DocExec:TADOCommand;
CaseID:Integer; //优化方案代码
protected
procedure Execute; override;
procedure DoAnalyse;virtual;abstract;
end;

这样,就从线程基类TThread派生了一个自己的OptimizeThread类,并在此类中添加了新的变量和方法。然后,用户还需要从OptimizeThread类中派生出一个可供使用的线程对象,如下:

ScheOptimizeThread = class (OptimizeThread)
private
count :integer; //记录航班的分组
protected
procedure DoAnalyse;override;
public
constructor Create(Exec:TADOCommand;CaseID,count:Integer);
end;

2、线程的挂起和恢复
 
当线程被挂起时,CPU不分配时间片给该线程,线程停止在挂起命令发出时的代码处,直到被允许继续进行。想要挂起线程只要调用线程的suspend方法,或者设置线程对象的suspended为True。若要唤醒线程,则只要调用线程的resume方法,或者设置线程对象的suspended为False即可。

3、线程的终止

当线程从Execute()退出时,线程终止,触发OnTerminate事件,从而清除线程对象。也可以在线程运行过程中,由其他线程控制该线程的退出,这时需要调用线程对象的Terminate方法,并设置该线程对象的Terminate属性为True。

用多线程实现航班优化编排

航班优化编排考虑的因素多,涉及到的航班数据量大,分析、优化过程较复杂,需要进行大量计算, 同时产生大量中间数据,考虑到各航班之间可以独立进行分析,我们采取了多线程方法来提高优化速度。

预先将航班分成了三组,用三个线程同时实现。

首先定义了OptimizeThread,并由OptimizeThread派生出ScheOptimizeThread,再分别对OptimizeThread、ScheOptimizeThread中的方法进行定义。

{ OptimizeThread }
procedure OptimizeThread.Execute;
begin
{ Place thread code here }
DoAnalyse;
end;
constructor ScheOptimizeThread.Create(Exec:TADOCommand;CaseID,count:Integer);
begin
docExec:=Exec;
self.CaseID:=CaseID;
self.Sche:=count;
FreeOnTerminate :=True;//线程终止时自动删除对象
inherited Create(False);
end;

procedure ScheOptimizeThread.DoAnalyse;
begin
docExec.CommandText:=’exec threadtest ’+InttoStr(CaseID)+’ ,’+InttoStr(count);
// 航班优化编排的具体过程,涉及到大量的数据处理,如果把这些数据都调到客户端,再
// 进行计算,将会增加网络流量,浪费执行时间,因此在系统中,我们用存储过程“threadtest”
// 实现,将与数据关系密切的计算直接放在数据所在的节点,计算完毕直接返回结果。
docExec.Execute;
end;
end.

在主程序中可以直接调用

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