Delphi线程类及在数据采集中的应用

Delphi线程类及在数据采集中的应用（一）Delphi中有一个线程类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。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,DWORDdwCreationFlags,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。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_beginthread(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），如果需要用到可视VCL对象，还需要通过Synchronize过程进行。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。因为只有真正地了解了它，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=classprivateFHandle:THandle;FThreadID:THandle;FCreateSuspended:Boolean;FTerminated:Boolean;FSuspended:Boolean;FFreeOnTerminate:Boolean;FFinished:Boolean;FReturnValue:Integer;FOnTerminate:TNotifyEvent;FSynchronize:TSynchronizeRecord;FFatalException:TObject;procedureCallOnTerminate;classprocedureSynchronize(ASyncRec:PSynchronizeRecord);overload;functionGetPriority:TThreadPriority;procedureSetPriority(Value:TThreadPriority);procedureSetSuspended(Value:Boolean);protectedprocedureCheckThreadError(ErrCode:Integer);overload;procedureCheckThreadError(Success:Boolean);overload;procedureDoTerminate;virtual;procedureExecute;virtual;abstract;procedureSynchronize(Method:TThreadMethod);overload;propertyReturnValue:IntegerreadFReturnValuewriteFReturnValue;propertyTerminated:BooleanreadFTerminated;publicconstructorCreate(CreateSuspended:Boolean);destructorDestroy;override;procedureAfterConstruction;override;procedureResume;procedureSuspend;procedureTerminate;functionWaitFor:LongWord;classprocedureSynchronize(AThread:TThread;AMethod:TThreadMethod);overload;classprocedureStaticSynchronize(AThread:TThread;AMethod:TThreadMethod);propertyFatalException:TObjectreadFFatalException;propertyFreeOnTerminate:BooleanreadFFreeOnTerminatewriteFFreeOnTerminate;propertyHandle: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。首先就是构造函数：constructorTThread.Create(CreateSuspended:Boolean);begininheritedCreate;AddThread;FSuspended:=CreateSuspended;FCreateSuspended:=CreateSuspended;FHandle:=BeginThread(nil,0,@ThreadProc,Pointer(Self),CREATE_SUSPENDED,FThreadID);ifFHandle=0thenraiseEThread.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：AddThread，其源码如下：procedureAddThread;beginInterlockedIncrement(ThreadCount);end;同样有一个对应的RemoveThread：procedureRemoveThread;beginInterlockedDecrement(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