Delphi中的线程类.docx

1、Delphi中的线程类Delphi中的线程类-之（1） Delphi中的线程类-之（1）Raptor（原作） 关键字ThreadEventCriticalSectionSynchronize Delphi中的线程类 猛禽MentalStudio （之一） Delphi中有一个线程类TThread是用来实现多线程编程的，这个绝大多数Delphi书藉都有说到，但基本上都是对TThread类的几个成员作一简单介绍，再说明一下Execute的实现和Synchronize的用法就完了。然而这并不是多线程编程的全部，我写此文的目的在于对此作一个补充。 线程本质上是进程中一段并发运行的代码。一个进程至少有一

2、个线程，即所谓的主线程。同时还可以有多个子线程。当一个进程中用到超过一个线程时，就是所谓的“多线程”。 那么这个所谓的“一段代码”是如何定义的呢？其实就是一个函数或过程（对Delphi而言）。 如果用WindowsAPI来创建线程的话，是通过一个叫做CreateThread的API函数来实现的，它的定义为： HANDLECreateThread( LPSECURITY_ATTRIBUTESlpThreadAttributes, DWORDdwStackSize, LPTHREAD_START_ROUTINElpStartAddress, LPVOIDlpParameter, DWORDdwCr

3、eationFlags, LPDWORDlpThreadId ); 其各参数如它们的名称所说，分别是：线程属性（用于在NT下进行线程的安全属性设置，在9X下无效），堆栈大小，起始地址，参数，创建标志（用于设置线程创建时的状态），线程ID，最后返回线程Handle。其中的起始地址就是线程函数的入口，直至线程函数结束，线程也就结束了。 整个线程的执行过程如下图： 此主题相关图片如下：*图*因为CreateThread参数很多，而且是Windows的API，所以在CRuntimeLibrary里提供了一个通用的线程函数（理论上可以在任何支持线程的OS中使用）： unsignedlong_begint

4、hread(void(_USERENTRY*_start)(void*),unsigned_stksize,void*_arg); Delphi也提供了一个相同功能的类似函数： functionBeginThread(SecurityAttributes:Pointer;StackSize:LongWord;ThreadFunc:TThreadFunc;Parameter:Pointer;CreationFlags:LongWord;varThreadId:LongWord):Integer; 这三个函数的功能是基本相同的，它们都是将线程函数中的代码放到一个独立的线程中执行。线程函数与一般函数

5、的最大不同在于，线程函数一启动，这三个线程启动函数就返回了，主线程继续向下执行，而线程函数在一个独立的线程中执行，它要执行多久，什么时候返回，主线程是不管也不知道的。 正常情况下，线程函数返回后，线程就终止了。但也有其它方式： WindowsAPI： VOIDExitThread(DWORDdwExitCode); CRuntimeLibrary： void_endthread(void); DelphiRuntimeLibrary： procedureEndThread(ExitCode:Integer); 为了记录一些必要的线程数据（状态/属性等），OS会为线程创建一个内部Object，如

6、在Windows中那个Handle便是这个内部Object的Handle，所以在线程结束的时候还应该释放这个Object。 虽然说用API或RTL(RuntimeLibrary)已经可以很方便地进行多线程编程了，但是还是需要进行较多的细节处理，为此Delphi在Classes单元中对线程作了一个较好的封装，这就是VCL的线程类：TThread 使用这个类也很简单，大多数的Delphi书籍都有说，基本用法是：先从TThread派生一个自己的线程类（因为TThread是一个抽象类，不能生成实例），然后是Override抽象方法：Execute（这就是线程函数，也就是在线程中执行的代码部分），如果需

7、要用到可视VCL对象，还需要通过Synchronize过程进行。关于之方面的具体细节，这里不再赘述，请参考相关书籍。 本文接下来要讨论的是TThread类是如何对线程进行封装的，也就是深入研究一下TThread类的实现。因为只是真正地了解了它，才更好地使用它。 下面是DELPHI7中TThread类的声明（本文只讨论在Windows平台下的实现，所以去掉了所有有关Linux平台部分的代码）： TThread=class private FHandle:THandle; FThreadID:THandle; FCreateSuspended:Boolean; FTerminated:Boolea

8、n; FSuspended:Boolean; FFreeOnTerminate:Boolean; FFinished:Boolean; FReturnValue:Integer; FOnTerminate:TNotifyEvent; FSynchronize:TSynchronizeRecord; FFatalException:TObject; procedureCallOnTerminate; classprocedureSynchronize(ASyncRec:PSynchronizeRecord);overload; functionGetPriority:TThreadPriorit

9、y; procedureSetPriority(Value:TThreadPriority); procedureSetSuspended(Value:Boolean); protected procedureCheckThreadError(ErrCode:Integer);overload; procedureCheckThreadError(Success:Boolean);overload; procedureDoTerminate;virtual; procedureExecute;virtual;abstract; procedureSynchronize(Method:TThre

10、adMethod);overload; propertyReturnValue:IntegerreadFReturnValuewriteFReturnValue; propertyTerminated:BooleanreadFTerminated; public constructorCreate(CreateSuspended:Boolean); destructorDestroy;override; procedureAfterConstruction;override; procedureResume; procedureSuspend; procedureTerminate; func

11、tionWaitFor:LongWord; classprocedureSynchronize(AThread:TThread;AMethod:TThreadMethod);overload; classprocedureStaticSynchronize(AThread:TThread;AMethod:TThreadMethod); propertyFatalException:TObjectreadFFatalException; propertyFreeOnTerminate:BooleanreadFFreeOnTerminatewriteFFreeOnTerminate; proper

12、tyHandle:THandlereadFHandle; propertyPriority:TThreadPriorityreadGetPrioritywriteSetPriority; propertySuspended:BooleanreadFSuspendedwriteSetSuspended; propertyThreadID:THandlereadFThreadID; propertyOnTerminate:TNotifyEventreadFOnTerminatewriteFOnTerminate; end; TThread类在Delphi的RTL里算是比较简单的类，类成员也不多，类

13、属性都很简单明白，本文将只对几个比较重要的类成员方法和唯一的事件：OnTerminate作详细分析。 （待续） Delphi中的线程类-之（2） Delphi中的线程类-之（2）Raptor（原作） 关键字ThreadEventCriticalSectionSynchronize Delphi中的线程类 猛禽MentalStudio 之二 首先就是构造函数： constructorTThread.Create(CreateSuspended:Boolean); begin inheritedCreate; AddThread; FSuspended:=CreateSuspended; FCre

14、ateSuspended:=CreateSuspended; FHandle:=BeginThread(nil,0,ThreadProc,Pointer(Self),CREATE_SUSPENDED,FThreadID); ifFHandle=0then raiseEThread.CreateResFmt(SThreadCreateError,SysErrorMessage(GetLastError); end; 虽然这个构造函数没有多少代码，但却可以算是最重要的一个成员，因为线程就是在这里被创建的。 在通过Inherited调用TObject.Create后，第一句就是调用一个过程：AddT

15、hread，其源码如下： procedureAddThread; begin InterlockedIncrement(ThreadCount); end; 同样有一个对应的RemoveThread： procedureRemoveThread; begin InterlockedDecrement(ThreadCount); end; 它们的功能很简单，就是通过增减一个全局变量来统计进程中的线程数。只是这里用于增减变量的并不是常用的Inc/Dec过程，而是用了InterlockedIncrement/InterlockedDecrement这一对过程，它们实现的功能完全一样，都是对变量加一或

16、减一。但它们有一个最大的区别，那就是InterlockedIncrement/InterlockedDecrement是线程安全的。即它们在多线程下能保证执行结果正确，而Inc/Dec不能。或者按操作系统理论中的术语来说，这是一对“原语”操作。 以加一为例来说明二者实现细节上的不同： 一般来说，对内存数据加一的操作分解以后有三个步骤： 1、从内存中读出数据 2、数据加一 3、存入内存 现在假设在一个两个线程的应用中用Inc进行加一操作可能出现的一种情况： 1、线程A从内存中读出数据（假设为3） 2、线程B从内存中读出数据（也是3） 3、线程A对数据加一（现在是4） 4、线程B对数据加一（现在也

17、是4） 5、线程A将数据存入内存（现在内存中的数据是4） 6、线程B也将数据存入内存（现在内存中的数据还是4，但两个线程都对它加了一，应该是5才对，所以这里出现了错误的结果） 而用InterlockIncrement过程则没有这个问题，因为所谓“原语”是一种不可中断的操作，即操作系统能保证在一个“原语”执行完毕前不会进行线程切换。所以在上面那个例子中，只有当线程A执行完将数据存入内存后，线程B才可以开始从中取数并进行加一操作，这样就保证了即使是在多线程情况下，结果也一定会是正确的。 前面那个例子也说明一种“线程访问冲突”的情况，这也就是为什么线程之间需要“同步”（Synchronize），关于

18、这个，在后面说到同步时还会再详细讨论。 说到同步，有一个题外话：加拿大滑铁卢大学的教授李明曾就Synchronize一词在“线程同步”中被译作“同步”提出过异议，个人认为他说的其实很有道理。在中文中“同步”的意思是“同时发生”，而“线程同步”目的就是避免这种“同时发生”的事情。而在英文中，Synchronize的意思有两个：一个是传统意义上的同步（Tooccuratthesametime），另一个是“协调一致”（Tooperateinunison）。在“线程同步”中的Synchronize一词应该是指后面一种意思，即“保证多个线程在访问同一数据时，保持协调一致，避免出错”。不过像这样译得不准的

19、词在IT业还有很多，既然已经是约定俗成了，本文也将继续沿用，只是在这里说明一下，因为软件开发是一项细致的工作，该弄清楚的，绝不能含糊。 扯远了，回到TThread的构造函数上，接下来最重要就是这句了： FHandle:=BeginThread(nil,0,ThreadProc,Pointer(Self),CREATE_SUSPENDED,FThreadID); 这里就用到了前面说到的DelphiRTL函数BeginThread，它有很多参数，关键的是第三、四两个参数。第三个参数就是前面说到的线程函数，即在线程中执行的代码部分。第四个参数则是传递给线程函数的参数，在这里就是创建的线程对象（即Se

20、lf）。其它的参数中，第五个是用于设置线程在创建后即挂起，不立即执行（启动线程的工作是在AfterConstruction中根据CreateSuspended标志来决定的），第六个是返回线程ID。 现在来看TThread的核心：线程函数ThreadProc。有意思的是这个线程类的核心却不是线程的成员，而是一个全局函数（因为BeginThread过程的参数约定只能用全局函数）。下面是它的代码： functionThreadProc(Thread:TThread):Integer; var FreeThread:Boolean; begin try ifnotThread.Terminatedth

21、en try Thread.Execute; except Thread.FFatalException:=AcquireExceptionObject; end; finally FreeThread:=Thread.FFreeOnTerminate; Result:=Thread.FReturnValue; Thread.DoTerminate; Thread.FFinished:=True; SignalSyncEvent; ifFreeThreadthenThread.Free; EndThread(Result); end; end; 虽然也没有多少代码，但却是整个TThread中最

22、重要的部分，因为这段代码是真正在线程中执行的代码。下面对代码作逐行说明： 首先判断线程类的Terminated标志，如果未被标志为终止，则调用线程类的Execute方法执行线程代码，因为TThread是抽象类，Execute方法是抽象方法，所以本质上是执行派生类中的Execute代码。 所以说，Execute就是线程类中的线程函数，所有在Execute中的代码都需要当作线程代码来考虑，如防止访问冲突等。 如果Execute发生异常，则通过AcquireExceptionObject取得异常对象，并存入线程类的FFatalException成员中。 最后是线程结束前做的一些收尾工作。局部变量Fr

23、eeThread记录了线程类的FreeOnTerminated属性的设置，然后将线程返回值设置为线程类的返回值属性的值。然后执行线程类的DoTerminate方法。 DoTerminate方法的代码如下： procedureTThread.DoTerminate; begin ifAssigned(FOnTerminate)thenSynchronize(CallOnTerminate); end; 很简单，就是通过Synchronize来调用CallOnTerminate方法，而CallOnTerminate方法的代码如下，就是简单地调用OnTerminate事件： procedureTTh

24、read.CallOnTerminate; begin ifAssigned(FOnTerminate)thenFOnTerminate(Self); end; 因为OnTerminate事件是在Synchronize中执行的，所以本质上它并不是线程代码，而是主线程代码（具体见后面对Synchronize的分析）。 执行完OnTerminate后，将线程类的FFinished标志设置为True。 接下来执行SignalSyncEvent过程，其代码如下： procedureSignalSyncEvent; begin SetEvent(SyncEvent); end; 也很简单，就是设置一下一

25、个全局Event：SyncEvent，关于Event的使用，本文将在后文详述，而SyncEvent的用途将在WaitFor过程中说明。 然后根据FreeThread中保存的FreeOnTerminate设置决定是否释放线程类，在线程类释放时，还有一些些操作，详见接下来的析构函数实现。 最后调用EndThread结束线程，返回线程返回值。 至此，线程完全结束。 （待续） Delphi中的线程类-之（3） Delphi中的线程类-之（3）Raptor（原作） 关键字ThreadEventCriticalSectionSynchronize Delphi中的线程类 猛禽MentalStudio 之三

26、 说完构造函数，再来看析构函数： destructorTThread.Destroy; begin if(FThreadID0)andnotFFinishedthen begin Terminate; ifFCreateSuspendedthen Resume; WaitFor; end; ifFHandle0thenCloseHandle(FHandle); inheritedDestroy; FFatalException.Free; RemoveThread; end; 在线程对象被释放前，首先要检查线程是否还在执行中，如果线程还在执行中（线程ID不为0，并且线程结束标志未设置），则调用

27、Terminate过程结束线程。Terminate过程只是简单地设置线程类的Terminated标志，如下面的代码： procedureTThread.Terminate; begin FTerminated:=True; end; 所以线程仍然必须继续执行到正常结束后才行，而不是立即终止线程，这一点要注意。 在这里说一点题外话：很多人都问过我，如何才能“立即”终止线程（当然是指用TThread创建的线程）。结果当然是不行！终止线程的唯一办法就是让Execute方法执行完毕，所以一般来说，要让你的线程能够尽快终止，必须在Execute方法中在较短的时间内不断地检查Terminated标志，以便

28、能及时地退出。这是设计线程代码的一个很重要的原则！ 当然如果你一定要能“立即”退出线程，那么TThread类不是一个好的选择，因为如果用API强制终止线程的话，最终会导致TThread线程对象不能被正确释放，在对象析构时出现AccessViolation。这种情况你只能用API或RTL函数来创建线程。 如果线程处于启动挂起状态，则将线程转入运行状态，然后调用WaitFor进行等待，其功能就是等待到线程结束后才继续向下执行。关于WaitFor的实现，将放到后面说明。 线程结束后，关闭线程Handle（正常线程创建的情况下Handle都是存在的），释放操作系统创建的线程对象。 然后调用TObject.Destroy释放本对象，并释放已经捕获的异常对象，最后调用RemoveThread减小进程的线程数。 其它关于Suspend/Resume及线程优先级设置等方面，不是本文的重点，不再赘述。下面要讨论的是本文的另两个重点：Synchronize和WaitFor。 但是在介绍这两个函数之前，需要先介绍另外两个线程同步