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Delphi中线程类TThread实现多线程编程2---事件、临界区、Synchronize、WaitFor…… ...

原作者: [db:作者] 来自: [db:来源] 收藏 邀请

 

接着上文介绍TThread。

  现在开始说明 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技术:事件和临界区

事件(Event)

  事件(Event)与Delphi中的事件有所不同。从本质上讲,Event其实就相当于一个全局的布尔变量。它有两个赋值操作:Set和ReSet,相当于把它设置为 True或False。而检查它的值是通过WaitFor操作进行。对应在Windows平台上,是三个API函数:SetEvent、ResetEvent、WaitForSignalObject(实现WaitFor功能的API还有几个,这是最简单的一个)。

  这三个都是原语,所以Event可以实现一般布尔变量不能实现的在多线程中的应用。Set和Reset的功能前面已经说过了,现在来说一下WaitFor的功能:

  WaitFor的功能是检查Event的状态是不是为Set状态(相当于True),如果是则立即返回,如果不是,则等待它变为Set状态,在等待期间,调用WaitFor的线程处于挂起状态。另外WaitFor有一个参数用于超时设置,如果此参数为0,则不等待,立即返回Event的状态,如果是INFINITE则无线等待这,直到Set状态发生,若是一个有限的数值,则等待相应的毫秒数之后返回Event的状态

  当Event从Reset状态向Set状态转换时,唤醒其他由于WaitFor这个Event而挂起的线程,这就是他为什么叫Event的原因。所谓“事件”就是指“状态的转换”。通过Event可以在线程间传递这种“状态转换”信息。

  当然用一个受保护(见下面的临界区介绍——)的布尔变量也能实现类似的功能,只要用一个循环检查此布尔值的代码来代替WaitFor即可,从功能上说完全没有问题,但是实际使用中就会发现,这样会占用大量的CPU资源,降低系统性能,影响到别的线程的执行速度,所以是不经济的,有时候甚至可能出问题,所以不建议这么做

临界区(Critical Section)

  临界区则是一项共享数据访问保护的技术。它其实也是相当于一个全局的布尔变量。但对它的操作有所不同,它只有两个操作:Enter和Leave,同样可以把它的两个状态当做True和False,分别表示现在是否处于临界区中。这两个操作也是原语,所以它可以用在多线程应用中保护共享数据,防止访问冲突

  用临界区保护共享数据的方法很简单:在每次要共享数据之前调用Enter设置进入临界区标识,然后再操作数据,最后调用Leave离开临界区。它的保护原理是这样的:当一个线程进入临界区之后,如果此时另一个线程也要访问这个数据,则它会在调用Enter时,发现已经有线程进入临界区,然后此线程就会被挂起,等待当前在临界区的线程调用Leave离开临界区,当另一个线程完成操作时,调用Leave离开后,次线程就会被唤醒,并设置临界区标志,开始操作数据,这样就防止了访问冲突

  以前面那个InterlockedIncrement为例,我们用CriticalSection(Windows API)来实现它

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var
    InterlockedCrit: TRTLCriticalSection;
procedure InterlockedIncrement(var aValue: Integer);
begin
    EnterCriticalSection(InterlockedCrit);
    Inc(aValue);
    LeaveCriticalSection(InterlockedCrit);
end;

  注意使用临界区的语法格式:先Enter临界区,再对某个数据进行操作,然后Leave临界区

  现在再来看前面的那个例子(在上篇博客里)

1)线程A进入临界区(假设数据为3)

2)线程B进入临界区,因为此时A已经在临界区中,所以B被挂起

3)线程A对数据加一(现在是4)

4)线程A离开临界区,唤醒线程B(现在内存中的数据是4)

5)线程B被唤醒,对数据加一(现在就是5)

6)线程B离开临界区,现在的数据就是正确的了

  临界区就是这样保护共享数据的访问

  关于临界区的使用,有一点要注意:即数据访问时的异常情况处理。因为如果在数据操作时发生异常,将导致Leave操作没有被执行,结果将使本应该被唤醒的线程未被唤醒,可能造成程序的没有响应。所以一般来说,如下面这样访问临界区才是正确的做法

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EnterCriticalSection( InterlockedCrit );
try
    //操作临界区数据
finally
    LeaveCriticalSection( InterlockedCrit );
end;

  最后要说的是,Event和CriticalSection都是操作系统资源,使用前都需要创建,使用完成之后也同样需要释放。如

  TThread类用到的一个全局Event:SyncEvent 和全局CriticalSection: ThreadLock,都是在InitThreadSynchronization和 DoneThreadSynchronization中进行创建和释放的,而它们则是在Classes单元的Initialization 和 Finalization 中被调用的。

  由于在TThread中都是用API来操作Event和CriticalSection的,所以前面都是以API为例,其实Delphi已经提供它们的封装,在 SyncObjs单元中,分别是 TEvent类 和 TCriticalSection类。用法也和前面用API的方法相差无几。因为 TEvent的构造函数参数过多,为了简单起见,Delphi还提供了一个用默认参数初始化的 Event类: TSimpleEvent

  顺便再介绍一下另一个用于线程同步的类:TMultiReadExclusiveWriteSynchronizer, 它是在 SysUtils 单元里面定义的。据我所知,这是Delphi RTL中定义的最长的一个类名,还好它有一个短的别名: TMREWSync。至于他的用处,光看名字就可以知道了

 

 



 

有了前面对 Event和 CriticalSection的准备知识,可以正式开始讨论Synchronize和 WaitFor了。

  我们知道,Synchronize是通过将部分代码放到主线程中执行来实现线程同步的,因为在一个进程中,只有一个主线程,先来看看Synchronize的实现

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