關(guān)鍵詞:Delphi,線程,多線程,詳解,TThread,進(jìn)程
1-1 多線程的基本概念
WIN 98/NT/2000/XP 是個(gè)多任務(wù)操作系統(tǒng)，也就是：一個(gè)進(jìn)程可以劃分為多個(gè)線程，每個(gè)線程輪流占用CPU 運(yùn)行時(shí)間和資源，或者說，把CPU 時(shí)間劃成片，每個(gè)片分給不同的線程，這樣，每個(gè)線程輪流的“掛起”和“喚醒”，由于時(shí)間片很小，給人的感覺是同時(shí)運(yùn)行的。
多線程帶來如下好處：（自己閱讀）
1）避免瓶頸；
2）并行操作；
3）提高效率；
在多線程中，通過優(yōu)先級(jí)管理，可以使重要的程序優(yōu)先操作，提高了任務(wù)管理的靈活性。
另一方面，在多CPU 系統(tǒng)中，可以把不同的線程在不同的CPU 中執(zhí)行，真正做到同時(shí)處理多任務(wù)（Win 98 只是模擬的，而Win/NT/2000是真正的多CPU同時(shí)操作）。
多線程的兩個(gè)概念：
1） 進(jìn)程：也稱任務(wù)，程序載入內(nèi)存，并分配資源，稱為“一個(gè)進(jìn)程”。
注意：進(jìn)程本身并不一定要正在執(zhí)行。進(jìn)程由以下幾部分組成：
a>一個(gè)私有的地址空間，它是進(jìn)程可以使用的一組虛擬內(nèi)存地址空間；
b>程序的相關(guān)代碼、數(shù)據(jù)源；
c>系統(tǒng)資源，比如操作系統(tǒng)同步對(duì)象等；
d>至少包含一個(gè)線程（主線程）；
2） 線程：是程序的執(zhí)行單位（線程本身并不包括程序代碼，真正擁有代碼的是進(jìn)程），每個(gè)進(jìn)程至少包括一個(gè)線程，稱為主線程，一個(gè)進(jìn)程如果有多個(gè)線程，就可以共享同一進(jìn)程的資源，并可以并發(fā)執(zhí)行。
線程是進(jìn)程的一個(gè)執(zhí)行單元，是操作系統(tǒng)分配CPU 時(shí)間的基本實(shí)體，線程主要由如下兩部分組成：
a>數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；
b>CPU 寄存器和堆棧；
一個(gè)進(jìn)程中的線程，可以獨(dú)立運(yùn)行，也可以控制另一個(gè)線程的運(yùn)行。
請(qǐng)注意：
多線程不能濫用，書上提到了多線程的幾個(gè)缺點(diǎn)（自閱）。
1-2 Tthread 對(duì)象
雖然Windows 提供了比較多的多線程設(shè)計(jì)的API 函數(shù)，但是直接使用API 函數(shù)一方面極其不方便，而且使用不當(dāng)還容易出錯(cuò)。為解決這個(gè)問題，Borland 公司率先推出了一種Tthread 對(duì)象，來解決多線程設(shè)計(jì)上的困難，簡化了多線程問題的處理。
應(yīng)該注意，Tthread 對(duì)象是沒有實(shí)例的，它和界面的交流，主要依靠主窗體（主VCL線程），這和其他對(duì)象使用上有些區(qū)別。
一、Tthread 對(duì)象的主要方法
構(gòu)造線程：
constructor Create(CreateSuspended:boolean)
其中：CreateSuspended=true 構(gòu)造但不喚醒
false 構(gòu)造的同時(shí)即喚醒
也可以用如下方法
inheried Create(CreateSuspended:boolean)
掛起線程：
suspend
（把線程掛起的次數(shù)加一）
喚醒線程：
resume
（注意：注意這個(gè)屬性是把線程掛起的次數(shù)減一，當(dāng)次數(shù)為0 時(shí)，即喚醒。也就是說，線程掛起多少次，喚醒也需要多少次。同時(shí)掛起的時(shí)候?qū)⒈３志€程的地址指針不變，所以線程掛起后再喚醒，將從掛起的地方開始運(yùn)行）
析構(gòu)（清除線程所占用的內(nèi)存）：
destroy
終止線程（后面會(huì)具體討論）:
Terminate
二、線程應(yīng)用的簡單例子：
下面通過一個(gè)例子說明上述方法的應(yīng)用。我們知道，循環(huán)是獨(dú)占性最強(qiáng)的運(yùn)行方式之一，現(xiàn)在希望建立兩個(gè)線程對(duì)象，實(shí)現(xiàn)循環(huán)的并行運(yùn)行。具體方法如下：
File---New---Thread Object
這就自動(dòng)在主Form中建立了一個(gè)線程單元（在對(duì)話框里寫上線程名字），默認(rèn)的名字是Unit2。同樣方法建立第二個(gè)線程單元Unit3。
要注意的是：Unit2和Unit3中有一個(gè)給定的過程：
procedure Object.Execute;
begin
end;
其中的程序是線程喚醒后自動(dòng)執(zhí)行的程序，也可以在里面調(diào)用其他自定義的過程和函數(shù)。這個(gè)過程的結(jié)束，意味著線程程序的結(jié)束。
為了構(gòu)造線程，在interface的Type區(qū)，定義一個(gè)構(gòu)造過程：
type
Object = class(TThread) //自動(dòng)給出的，也可以直接改
private
protected
procedure Execute; override;
public
constructor create; //自己寫的
并且在implementation區(qū)域?qū)懮希?br> constructor Object.create;
begin
inherited create(true);
end
其中Object 為線程對(duì)象的名字。所以這么寫，是希望在主Form中調(diào)用這個(gè)構(gòu)造過程。
Create()的參數(shù)用True，表明構(gòu)造出的線程為掛起狀態(tài)。
注意一下，在同一個(gè)線程對(duì)象里，如果兩次構(gòu)造，將產(chǎn)生兩個(gè)獨(dú)立的線程，不但運(yùn)行是獨(dú)立的，而且使用線程的局部變量也是獨(dú)立的。但這里為了簡化問題，還是建立了兩個(gè)獨(dú)立的線程對(duì)象，而且兩個(gè)循環(huán)數(shù)
是不同的，在并行運(yùn)算時(shí)容易判斷出是兩個(gè)不同的程序在運(yùn)行。
假定我們給兩個(gè)線程對(duì)象起的名字是：
mymath1
mymath2
這樣在Unit1，應(yīng)該作如下聲明：
implementation
{$R *.DFM}
uses unit2,unit3;
var thread1:mymath1;
thread2:mymath2;
這樣在主線程，將可以通過這兩個(gè)線程變量調(diào)用對(duì)應(yīng)的線程方法。
在主線程區(qū)構(gòu)造線程的方法是：
thread1:=mymath1.create;
thread2:=mymath2.create;
掛起：
thread1.suspend;
thread2.suspend;
喚醒：
thread1.resume;
thread2.resume;
析構(gòu)：
thread1.destroy;
thread2.destroy;
這里需要說明的是，由于線程單元需要調(diào)用Form的Edit控件（對(duì)象），可以采用兩種方法：
1） 在線程單元定義一個(gè)TEdit對(duì)象，例如
edit4:Tedit;
在Execute過程內(nèi)直接引用
但在Unit1中一定要在FormCreate過程里作一個(gè)賦值：
procedure TForm1.FormCreate(Sender: TObject);
begin
thread1.edit4:=edit1;
end;
這樣，就把第一線程的edit4與Form上的edit1聯(lián)系來。
2）在第二個(gè)線程中首先聲明調(diào)用Unti1，也就是要加上
Uses Unit1;
這樣就可以在該線程單元直接調(diào)用主Form的控件了，比如在Unit3中可以寫：
form1.edit2.text:=inttostr(i)
了解了這些基本規(guī)則，就可以寫出比較復(fù)雜的多線程程序了。
還有一點(diǎn)要說明的，默認(rèn)生成的線程單元，調(diào)用的單元只有一個(gè)：
Uses Classes;
這樣，往往很多函數(shù)和對(duì)象在線程單元里不能使用，所以在必要時(shí)，應(yīng)該根據(jù)需要User相應(yīng)的單元，這個(gè)例程為了簡單，把大部分常用的單元都拷過去了，這并不是推薦的辦法，因?yàn)檫@樣一來會(huì)使程序的垃圾過多，所以，一般要用什么拷什么。
三、常用的API 函數(shù)
在處理多線程問題的時(shí)候,也經(jīng)常用到Windows提供的API 函數(shù)，需要說明的是，Tthread 對(duì)象內(nèi)部封裝的方法，其實(shí)主要也是調(diào)用API 函數(shù)，但是，考慮更全面，更安全。而直接調(diào)用API 函數(shù)，往往會(huì)因?yàn)檫\(yùn)用不當(dāng)，出現(xiàn)一些不應(yīng)有的錯(cuò)誤。所以，我個(gè)人以為，只要用Tthread 對(duì)象的方法能解決的，就不要直接調(diào)用API 函數(shù)，API 函數(shù)只應(yīng)該在用在Tthread 對(duì)象方法解決不了的時(shí)候。
例如Tthread 對(duì)象方法內(nèi)部調(diào)用API 函數(shù)的時(shí)候，一般使用推薦的默認(rèn)值，但需要更精細(xì)的控制時(shí)，就可以直接使用API 函數(shù)。
其實(shí)，Tthread 對(duì)象方法已經(jīng)受到了大多數(shù)程序設(shè)計(jì)者的認(rèn)可，比如，原來VB是不具備直接處理多線程的能力的，但是，現(xiàn)在VB.Net就宣稱，它具備了簡單處理多線程問題的能力，這就很說明問題。
下面簡單介紹幾種API 函數(shù)，為了清晰方便，這里著重在于說明，函數(shù)正確的描述可以自己閱讀書上的例子和手冊(cè)：
構(gòu)建線程：
CreateThread(參數(shù)1，--安全屬性（一般=Nil，默認(rèn)安全屬性）
參數(shù)2，--線程堆棧尺寸（一般=0，與主線程相同長度，而且可以根據(jù)需要自動(dòng)變化）
參數(shù)3，--指向函數(shù)名指針，@函數(shù)名，這個(gè)參數(shù)十分重要，不正確將無法調(diào)用成功。
參數(shù)4，--用戶需要向線程傳遞的參數(shù)，是一個(gè)指向結(jié)構(gòu)的指針，不需傳遞參數(shù)時(shí)，為Nil。
參數(shù)5）--傳入與線程有關(guān)的一些參數(shù)，例如：
CREATE_SUSPENDED 創(chuàng)建一個(gè)掛起的線程；
0 創(chuàng)建后立即激活。
書上有這個(gè)函數(shù)應(yīng)用的十分清晰的例子，可以自己閱讀。
一般并不推薦使用 CreateTheard函數(shù)，而推薦使用RTL 庫里的System單元中定義的 BeginTheard函數(shù)，因?yàn)檫@除了能創(chuàng)建一個(gè)線程和一個(gè)入口函數(shù)以外，還增加了幾項(xiàng)保護(hù)措施，具體的請(qǐng)參閱書上的第10頁說明。
對(duì)應(yīng)suspend（掛起）和resume（喚醒）的兩個(gè)API 函數(shù)為：
Function SuspendThread(hThread:Thandle):DWORD;
Function ResumeThread（hThread:Thandle):DWORD;
其中，Thandle被要求控制線程的句柄，函數(shù)調(diào)用成功，返回掛起的次數(shù)，調(diào)用不成功。則返回0xFFFFFFFF。
四、線程的終止和退出：
1)自動(dòng)退出：
一個(gè)線程從Execute()過程中退出，即意味著線程的終止，此時(shí)將調(diào)用Windows的ExitThread()函數(shù)來清除線程所占用的堆棧。
如果線程對(duì)象的 FreeOnTerminate 屬性設(shè)為True，則線程對(duì)象將自動(dòng)刪除，并釋放線程所占用的資源。
這是消除線程對(duì)象最簡單的辦法。
2)受控退出：
利用線程對(duì)象的Terminate屬性，可以由進(jìn)程或者由其他線程控制線程的退出。只需要簡單的調(diào)用該線程的Terminate方法，并設(shè)直線程對(duì)象的Terminate屬性為True。
在線程中，應(yīng)該不斷監(jiān)視Terminate的值，一旦發(fā)現(xiàn)為True，則退出，例如在Execute()過程中可以這樣寫：
While not Terminate do
begin
........
end;
3)退出的API 函數(shù)：
關(guān)于線程退出的API 函數(shù)聲明如下：code
Function TerminateThread(hThread:Thandle;dwExitCode:DWORD);
不過，這個(gè)函數(shù)會(huì)使代碼立刻終止，而不管程序中有沒有
try....finally
機(jī)制，可能會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤，不到萬不得已，最好不要使用。
4) 利用掛起線程的方法（suspend）
利用掛起線程的suspend方法，后面跟個(gè)Free，也可以釋放線程，
例如：
thread1.suspend; //掛起
thread2.free; //釋放
書上有相應(yīng)的例子。
五、 線程的優(yōu)先級(jí)：
在多線程的情況下，一般要根據(jù)線程執(zhí)行任務(wù)的重要性，給線程適當(dāng)?shù)膬?yōu)先級(jí)，一般如果量的線程同時(shí)申請(qǐng)CPU 時(shí)間，優(yōu)先級(jí)高的線程優(yōu)先。
在Windows下，給線程的優(yōu)先級(jí)分為30級(jí)，而Delphi中Tthread 對(duì)象相對(duì)簡單的把優(yōu)先級(jí)分為七級(jí)。也就是在Tthread中聲明了一個(gè)枚舉類型TTthreadPriority:
type
TTthreadPriority(tpidle,tpLowest,tpLower,tpNormal,
tpHight,tpHighest,tpTimecrital)
分別對(duì)應(yīng)的是最低（系統(tǒng)空閑時(shí)有效，-15），較低（-2），低（-1），正常（普通0），高（1），較高（2），最高（15）。
其中tpidle和tpTimecrital有些特殊，具體情況請(qǐng)閱讀書上有關(guān)內(nèi)容。
設(shè)置優(yōu)先級(jí)可使用thread對(duì)象的priority屬性：
threadObject.priority:=Tthreadpriority(級(jí)別);
這里給出了一個(gè)演示多線程優(yōu)先級(jí)的實(shí)例：
1-3 在數(shù)據(jù)庫中使用多線程
一）使用ADO模式
由于Delphi 6.0的ADO 數(shù)據(jù)源控件內(nèi)置了多線程能力，所以，在ADO模式下，使用多線程不需要做更多的工作。用兩個(gè)ADOTable控件，分別連到兩個(gè)數(shù)據(jù)庫，并且分別通過DataSource控件，與數(shù)據(jù)幫定控件聯(lián)系就可以了，這樣就可以實(shí)現(xiàn)前后臺(tái)處理數(shù)據(jù)庫問題。
二）使用BDE模式和Tseeion對(duì)象
如果需要使用BDE 模式，那么多線程使用數(shù)據(jù)庫，就要考慮Session的問題。在單線程時(shí)，每個(gè)數(shù)據(jù)源的建立就自動(dòng)生成一個(gè)Session， 這是這個(gè)數(shù)據(jù)源私有的關(guān)于數(shù)據(jù)庫信息的文件。但多線程時(shí)，必須統(tǒng)一管理，所以在BDE 中專門提供了一個(gè)Tsession對(duì)象，它可以同時(shí)管理不同的Databas數(shù)據(jù)源對(duì)象。
Databas數(shù)據(jù)源可以接受來自不同數(shù)據(jù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫。
數(shù)據(jù)庫1---databas(2)----table(Qurey)(3)---datasource
| |
| |
|--------- Tsession(1)
| |
| |
數(shù)據(jù)庫2---databas(2)----table(Qurey)(3)---datasource
方法：
1）Tsession
屬性：SessionName=名（自起）
Active=true （激活）
2）Database（可以有多個(gè)）
屬性：SessionName=Tsession名
Dataname=名（自起，作為Table的標(biāo)識(shí)）
AliasName=數(shù)據(jù)庫別名
Connected=True （激活）
3）Table或Qurey
屬性：SessionName=Tsession名（不要用默認(rèn)值）
DatabaseName=如果前面起了名，這里就會(huì)出現(xiàn)Database
的名字。
Tablename=表名
Active=true （激活）
以后比如加入Datasoucre和其他一樣，這樣就可以構(gòu)造兩個(gè)前后臺(tái)處理的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)了。
2-4 多線程的同步機(jī)制
同步機(jī)制，實(shí)際上是事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制，意思是讓線程平時(shí)處于“休眠”狀態(tài)，除非發(fā)生某個(gè)事件才觸發(fā)。
例如一個(gè)拷貝文件，拷貝線程完成一個(gè)程序塊后，再喚醒進(jìn)程條線程做一個(gè)格的填充。
研究多線程的同步機(jī)制的必要性在于，多線程同步工作時(shí)，如果同時(shí)調(diào)用相同的資源，就可能會(huì)出現(xiàn)問題，一般讀出是不會(huì)有問題的，但是，如果寫入（全局變量、數(shù)據(jù)庫），就會(huì)發(fā)生沖突，甚至產(chǎn)生死
鎖和競爭問題。
一、使用Synchronize方法
這個(gè)方法用于訪問VCL 主線程所管理的資源，其方法的應(yīng)用是：
第一步：把訪問主窗口（或主窗口控件資源）的代碼放到線程的一個(gè)方法中；
第二步：是在線程對(duì)象的Execute方法中，通過Synchronize方法使用該方法。
實(shí)例：
procedure Theater.Execute;
begin
Synchronize(update);
end;
procedure Theater.update;
begin
.........
end;
這里通過 Synchronize使線程方法update同步。
二、使用VCL類的Look方法
在Delphi的IDE提供的構(gòu)件中，有一些對(duì)象內(nèi)部提供了線程的同步機(jī)制，工作線程可以直接使用這些控件，比如：Tfont，Tpen，TBitmap，TMetafile，Ticon等。另外，一個(gè)很重要的控件對(duì)象叫TCanvas，提供了一個(gè)Lock方法用于線程的同步，當(dāng)一個(gè)線程使用此控件對(duì)象的時(shí)候，首先調(diào)用這個(gè)對(duì)象的Lock方法，然后對(duì)這個(gè)控件進(jìn)行操作，完畢后再調(diào)用Unlock方法，釋放對(duì)控間的控制權(quán)。
例如：
CanversObject.look;
try
畫圖
finally
CanversObject.unlock;
end;
{使用這個(gè)保護(hù)機(jī)制,保證不論有沒有異常，unlock都會(huì)被執(zhí)行否則很可能會(huì)發(fā)生死鎖。在多線程設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)該很注意發(fā)生死鎖的問題}
三、Waitfor方法
當(dāng)一個(gè)線程應(yīng)該等待另一個(gè)線程結(jié)束時(shí)，可以調(diào)用Waitfor方法。這個(gè)方法屬于等待線程對(duì)象，Waitfor方法的原型如下:
Function Waitfor(Const Astring:string):string;
比如在前面最基本的線程的例子中，喚醒線程的語句中加上
thread1.resume;
thread1.waitfor;
thread2.resume;
那么所有的線程都必須等待thread1運(yùn)行完畢后才能運(yùn)行，其中包括主線程，可以預(yù)想，由于thread1調(diào)用了主窗體的Edit控件，那么，在thread1運(yùn)行中間，Edie1也不會(huì)顯示。
這就告訴我們，這樣的代碼是不能作為主線程的一部分的，如果與主窗體連接的線程內(nèi)等待另一個(gè)線程結(jié)束，而另一個(gè)線程又要等待訪問用戶界面，就可能是程序陷于死鎖。
這點(diǎn)在應(yīng)用的時(shí)候要謹(jǐn)慎。
四、利用Windows的API 實(shí)現(xiàn)同步
Windows API函數(shù)提供了很多同步技術(shù)，下面簡要介紹。
1）臨界區(qū)
使用線程的時(shí)候，遇到的一個(gè)基本的問題，就是多個(gè)線程訪問同一個(gè)對(duì)象，比如訪問相同的文件、DLL、相同的通訊資源，特別是數(shù)據(jù)庫的訪問，當(dāng)多個(gè)線程對(duì)同一數(shù)據(jù)庫字段寫入的時(shí)候，其結(jié)果會(huì)出
現(xiàn)不確定性。
臨界區(qū)用于解決這個(gè)問題，它可以保證線程使用敏感數(shù)據(jù)的時(shí)候，阻賽其他的線程訪問名干數(shù)據(jù)，使用時(shí)首先要初始化，其聲明一個(gè)TRTLCriticalSection類型的變量：
var
CS:TRTLCriticalSection;
初始化：
initializeCriticalSection(cs);
獨(dú)占
EnterCriticalSection(cs);
解除獨(dú)占
LeaveCriticalSection(CS);
使用臨界區(qū)是比較方便而且概念比較清晰的的線程同步機(jī)制，應(yīng)用比較廣泛。
請(qǐng)注意，臨界區(qū)只能在一個(gè)進(jìn)程內(nèi)使用，首先要標(biāo)記出把數(shù)據(jù)作為臨界區(qū)操作的那些代碼，在這部分代碼執(zhí)行前，計(jì)算機(jī)首先要查看一下全局記錄，已確定是否有其它線程在臨界區(qū)中，同時(shí)也要查看這個(gè)臨界區(qū)是否和第一個(gè)臨界區(qū)相關(guān)，也就是說同一個(gè)程序中可能會(huì)有幾個(gè)不同的臨界區(qū)，然后計(jì)算機(jī)再?zèng)Q定運(yùn)行策略。
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