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  • delphi的多线程编程

    多线程的基本概念

    (转)
       win 98/nt/2000/xp 是个多任务操作系统,也就是:一个进程可以划分为多个线程,
    每个线程轮流占用cpu 运行时间和资源,或者说,把cpu 时间划成片,每个片分给不同的线
    程,这样,每个线程轮流的“挂起”和“唤醒”,由于时间片很小,给人的感觉是同时运行的。
       多线程带来如下好处:(自己阅读)
       1)避免瓶颈;
       2)并行操作;
       3)提高效率;
       在多线程中,通过优先级管理,可以使重要的程序优先操作,提高了任务管理的灵活性。
       另一方面,在多cpu 系统中,可以把不同的线程在不同的cpu 中执行,真正做到同时处
    理多任务(win 98 只是模拟的,而win/nt/2000是真正的多cpu同时操作)。
       多线程的两个概念:

       1) 进程:也称任务,程序载入内存,并分配资源,称为“一个进程”。注意:进程本
    身并不一定要正在执行。进程由以下几部分组成:
       a>一个私有的地址空间,它是进程可以使用的一组虚拟内存地址空间;
       b>程序的相关代码、数据源;
       c>系统资源,比如操作系统同步对象等;
       d>至少包含一个线程(主线程);

       2) 线程:是程序的执行单位(线程本身并不包括程序代码,真正拥有代码的是进程)
    ,每个进程至少包括一个线程,称为主线程,一个进程如果有多个线程,就可以共享同一进
    程的资源,并可以并发执行。
       线程是进程的一个执行单元,是操作系统分配cpu 时间的基本实体,线程主要由如下两
    部分组成:
       a>数据结构;
       b>cpu 寄存器和堆栈;
       一个进程中的线程,可以独立运行,也可以控制另一个线程的运行。

       请注意:
       多线程不能滥用,书上提到了多线程的几个缺点(自阅)。

    1-2 tthread 对象
       虽然windows 提供了比较多的多线程设计的api 函数,但是直接使用api 函数一方面极
    其不方便,而且使用不当还容易出错。为解决这个问题,borland 公司率先推出了一种
    tthread 对象,来解决多线程设计上的困难,简化了多线程问题的处理。
       应该注意,tthread 对象是没有实例的,它和界面的交流,主要依靠主窗体(主vcl线程)
    ,这和其他对象使用上有些区别。

      一、tthread 对象的主要方法
       构造线程:

       constructor create(createsuspended:boolean)

       其中:createsuspended=true  构造但不唤醒
                             false 构造的同时即唤醒

       也可以用如下方法

       inheried create(createsuspended:boolean)

       挂起线程:

       suspend
      
       (把线程挂起的次数加一)

       唤醒线程:

       resume

       (注意:注意这个属性是把线程挂起的次数减一,当次数为0 时,即唤醒。也就是说,
    线程挂起多少次,唤醒也需要多少次。同时挂起的时候将保持线程的地址指针不变,所以线
    程挂起后再唤醒,将从挂起的地方开始运行)

       析构(清除线程所占用的内存):

       destroy

       终止线程(后面会具体讨论):

       terminate

       二、线程应用的简单例子:

       下面通过一个例子说明上述方法的应用。我们知道,循环是独占性最强的运行方式之一,
    现在希望建立两个线程对象,实现循环的并行运行。具体方法如下:

       file---new---thread object

       这就自动在主form中建立了一个线程单元(在对话框里写上线程名字),默认的名字
    是unit2。同样方法建立第二个线程单元unit3。
      
       要注意的是:unit2和unit3中有一个给定的过程:

       procedure object.execute;
       begin

       end;

       其中的程序是线程唤醒后自动执行的程序,也可以在里面调用其他自定义的过程和函数。
    这个过程的结束,意味着线程程序的结束。
       为了构造线程,在interface的type区,定义一个构造过程:

       type
         object = class(tthread)  //自动给出的,也可以直接改

         private
       
         protected

            procedure execute; override;
        
         public
         constructor create;      //自己写的

        并且在implementation区域写上:

        constructor object.create;
        begin
          inherited create(true);
        end
      
       其中object 为线程对象的名字。所以这么写,是希望在主form中调用这个构造过程。
       create()的参数用true,表明构造出的线程为挂起状态。
       注意一下,在同一个线程对象里,如果两次构造,将产生两个独立的线程,不但运行
    是独立的,而且使用线程的局部变量也是独立的。但这里为了简化问题,还是建立了两个独
    立的线程对象,而且两个循环数是不同的,在并行运算时容易判断出是两个不同的程序在运行。  

       假定我们给两个线程对象起的名字是:

       mymath1
       mymath2

       这样在unit1,应该作如下声明:
     
       implementation

       <$r *.dfm>

       uses unit2,unit3;

       var thread1:mymath1;
           thread2:mymath2;

       这样在主线程,将可以通过这两个线程变量调用对应的线程方法。
       在主线程区构造线程的方法是:

       thread1:=mymath1.create;
       thread2:=mymath2.create;

       挂起:

       thread1.suspend;
       thread2.suspend;

       唤醒:

       thread1.resume;
       thread2.resume;

       析构:

        thread1.destroy;
        thread2.destroy;    

       这里需要说明的是,由于线程单元需要调用form的edit控件(对象),可以采用两种方法:

       1) 在线程单元定义一个tedit对象,例如

       edit4:tedit; 

       在execute过程内直接引用

       但在unit1中一定要在formcreate过程里作一个赋值:

       procedure tform1.formcreate(sender: tobject);
       begin
         thread1.edit4:=edit1;
       end;
      
       这样,就把第一线程的edit4与form上的edit1联系来。

       2)在第二个线程中首先声明调用unti1,也就是要加上

       uses unit1;

       这样就可以在该线程单元直接调用主form的控件了,比如在unit3中可以写:

       form1.edit2.text:=inttostr(i)

       了解了这些基本规则,就可以写出比较复杂的多线程程序了。
       还有一点要说明的,默认生成的线程单元,调用的单元只有一个:

       uses classes;

       这样,往往很多函数和对象在线程单元里不能使用,所以在必要时,应该根据需要user
    相应的单元,这个例程为了简单,把大部分常用的单元都拷过去了,这并不是推荐的办法,因
    为这样一来会使程序的垃圾过多,所以,一般要用什么拷什么。

       三、常用的api 函数

       在处理多线程问题的时候,也经常用到windows提供的api 函数,需要说明的是,tthread
    对象内部封装的方法,其实主要也是调用api 函数,但是,考虑更全面,更安全。而直接调用
    api 函数,往往会因为运用不当,出现一些不应有的错误。所以,我个人以为,只要用tthread
    对象的方法能解决的,就不要直接调用api 函数,api 函数只应该在用在tthread 对象方法
    解决不了的时候。
       例如tthread 对象方法内部调用api 函数的时候,一般使用推荐的默认值,但需要更精细
    的控制时,就可以直接使用api 函数。
       其实,tthread 对象方法已经受到了大多数程序设计者的认可,比如,原来vb是不具备直
    接处理多线程的能力的,但是,现在vb.net就宣称,它具备了简单处理多线程问题的能力,这就
    很说明问题。
       下面简单介绍几种api 函数,为了清晰方便,这里着重在于说明,函数正确的描述可以自己
    阅读书上的例子和手册:
       构建线程:
     
       createthread(参数1,--安全属性(一般=nil,默认安全属性)
     参数2,--线程堆栈尺(一般=0,与主线程相同长度,而且可以根据需要自动变化)
     参数3,--指向函数名指针,@函数名,这个参数十分重要,不正确将无法调用成功。
     参数4,--用户需要向线程传递的参数,是一个指向结构的指针,不需传递参数时,为nil。
     参数5)--传入与线程有关的一些参数,例如:
      create_suspended  创建一个挂起的线程;
    0 创建后立即激活。

       书上有这个函数应用的十分清晰的例子,可以自己阅读。
       一般并不推荐使用  createtheard函数,而推荐使用rtl 库里的system单元中定义的
    begintheard函数,因为这除了能创建一个线程和一个入口函数以外,还增加了几项保护措施,
    具体的请参阅书上的第10页说明。

       对应suspend(挂起)和resume(唤醒)的两个api 函数为:
      
       function suspendthread(hthread:thandle):dword;
       function resumethread(hthread:thandle):dword;

       其中,thandle被要求控制线程的句柄,函数调用成功,返回挂起的次数,调用不成功。
    则返回0xffffffff。

       四、线程的终止和退出:

       1)自动退出:
       一个线程从execute()过程中退出,即意味着线程的终止,此时将调用windows的
    exitthread()函数来清除线程所占用的堆栈。如果线程对象的 freeonterminate 属性设为
    true,则线程对象将自动删除,并释放线程所占用的资源。
       这是消除线程对象最简单的办法。

       2)受控退出:

       利用线程对象的terminate属性,可以由进程或者由其他线程控制线程的退出。只需要
    简单的调用该线程的terminate方法,并设直线程对象的terminate属性为true。在线程中,应
    该不断监视terminate的值,一旦发现为true,则退出,例如在execute()过程中可以这样写:

        while not terminate do
          begin
             ........
          end;       

        3)退出的api 函数:

        关于线程退出的api 函数声明如下:code

        function terminatethread(hthread:thandle;dwexitcode:dword);

        不过,这个函数会使代码立刻终止,而不管程序中有没有
         
              try....finally

        机制,可能会导致错误,不到万不得已,最好不要使用。

       4) 利用挂起线程的方法(suspend)

       利用挂起线程的suspend方法,后面跟个free,也可以释放线程,例如:
      
       thread1.suspend;  //挂起
       thread2.free;     //释放

       书上有相应的例子。

       五、 线程的优先级:

       在多线程的情况下,一般要根据线程执行任务的重要性,给线程适当的优先级,一般如
    果量的线程同时申请cpu 时间,优先级高的线程优先。

       在windows下,给线程的优先级分为30级,而delphi中tthread 对象相对简单的把优先
    级分为七级。也就是在tthread中声明了一个枚举类型ttthreadpriority:

    type

    ttthreadpriority(tpidle,tplowest,tplower,tpnormal,tphight,tphighest,tptimecrital)

       分别对应的是最低(系统空闲时有效,-15),较低(-2),低(-1),正常(普通0)
    ,高(1),较高(2),最高(15)。

       其中tpidle和tptimecrital有些特殊,具体情况请阅读书上有关内容。

       设置优先级可使用thread对象的priority属性:
      
       threadobject.priority:=tthreadpriority(级别);

     

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