转发 Delphi中线程类TThread 实现多线程编程

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Windows API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：

 

HANDLE CreateThread(
LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes, //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），
    DWORD dwStackSize,    //堆栈大小
    LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress, //起始地址
    LPVOID lpParameter, //参数
    DWORD dwCreationFlags, //创建标志（用于设置线程创建时的状态）
    LPDWORD lpThreadId 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C Runtime Library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）：

unsigned long _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：

 

function BeginThread(SecurityAttributes: Pointer;
                      StackSize: LongWord;
                      ThreadFunc: TThreadFunc;
                      Parameter: Pointer;
                      CreationFlags: LongWord;
                      var ThreadId: 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： 

Windows API：

VOID ExitThread( DWORD dwExitCode ); 

C Runtime Library：

void _endthread(void); 

Delphi Runtime Library：

procedure EndThread(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(Runtime Library)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。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）：

 

代码

TThread = class
private
FHandle: THandle;
FThreadID: THandle;
FCreateSuspended: Boolean;
FTerminated: Boolean;
FSuspended: Boolean;
FFreeOnTerminate: Boolean;
FFinished: Boolean;
FReturnValue: Integer;
FOnTerminate: TNotifyEvent;
FSynchronize: TSynchronizeRecord;
FFatalException: TObject;
procedure CallOnTerminate;
class procedure Synchronize(ASyncRec: PSynchronizeRecord); overload;
function GetPriority: TThreadPriority;
procedure SetPriority(Value: TThreadPriority);
procedure SetSuspended(Value: Boolean);
protected
procedure CheckThreadError(ErrCode: Integer); overload;
procedure CheckThreadError(Success: Boolean); overload;
procedure DoTerminate; virtual;
procedure Execute; virtual; abstract;
procedure Synchronize(Method: TThreadMethod); overload;
property ReturnValue: Integer read FReturnValue write FReturnValue;
property Terminated: Boolean read FTerminated;
public
constructor Create(CreateSuspended: Boolean);
destructor Destroy; override;
procedure AfterConstruction; override;
procedure Resume;
procedure Suspend;
procedure Terminate;
function WaitFor: LongWord;
class procedure Synchronize(AThread: TThread; AMethod: TThreadMethod); overload;
class procedure StaticSynchronize(AThread: TThread; AMethod: TThreadMethod);
property FatalException: TObject read FFatalException;
property FreeOnTerminate: Boolean read FFreeOnTerminate write FFreeOnTerminate;
property Handle: THandle read FHandle;
property Priority: TThreadPriority read GetPriority write SetPriority;
property Suspended: Boolean read FSuspended write SetSuspended;
property ThreadID: THandle read FThreadID;
property OnTerminate: TNotifyEvent read FOnTerminate write FOnTerminate;
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：

 

代码

constructor TThread.Create(CreateSuspended: Boolean);
begin
  inherited Create;
  AddThread;
  FSuspended := CreateSuspended;
  FCreateSuspended := CreateSuspended;
  FHandle := BeginThread(nil, 0, @ThreadProc, Pointer(Self), Create_SUSPENDED,
    FThreadID);
  if FHandle = 0 then
    raise EThread.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：

procedure AddThread;

begin

  InterlockedIncrement(ThreadCount);

end;

 

同样有一个对应的RemoveThread：

procedure RemoveThread;

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（To occur at the same time），另一个是“协调一致”（To operate in unison）。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Delphi RTL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Self）。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： 

 

代码

function ThreadProc(Thread: TThread): Integer;
var
  FreeThread: Boolean;
begin
  try
    if not Thread.Terminated then
      try
        Thread.Execute;
      except
        Thread.FFatalException := AcquireExceptionObject;
      end;
  finally
    FreeThread := Thread.FFreeOnTerminate;
    Result := Thread.FReturnValue;
    Thread.DoTerminate;
    Thread.FFinished := True;
    SignalSyncEvent;
    if FreeThread then
      Thread.Free;
    EndThread(Result);
  end;
end;

 

虽然也没有多少代码，但却是整个TThread中最重要的部分，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FreeThread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：

procedure TThread.DoTerminate;

begin

  if Assigned(FOnTerminate) then Synchronize(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：

procedure TThread.CallOnTerminate;

begin

  if Assigned(FOnTerminate) then FOnTerminate(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：

procedure SignalSyncEvent;

begin

  SetEvent(SyncEvent);

end; 

也很简单，就是设置一下一个全局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。

说完构造函数，再来看析构函数：

 

代码

destructor TThread.Destroy;
begin
  if (FThreadID <> 0) and not FFinished then
  begin
    Terminate;
    if FCreateSuspended then
      Resume;
    WaitFor;
  end;
  if FHandle <> 0 then
    CloseHandle(FHandle);
  inherited Destroy;
  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： 

procedure TThread.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Access Violation。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技术：事件和临界区。 

事件（Event）与Delphi中的事件有所不同。从本质上说，Event其实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、WaitForSingleObject（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的状态是否是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则无限等待，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后返回Event的状态。 

当Event从Reset状态向Set状态转换时，唤醒其它由于WaitFor这个Event而挂起的线程，这就是它为什么叫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，但实际使用中就会发现，这样的等待会占用大量的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，有的时候甚至可能会有问题。所以不建议这样用。 

临界区（CriticalSection）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作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，所以它可以用于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：在每次要访问共享数据之前调用Enter设置进入临界区标志，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，调用Leave离开后，此线程就会被唤醒，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：

 

代码

Var
InterlockedCrit : TRTLCriticalSection;
Procedure InterlockedIncrement( var aValue : Integer );
Begin
EnterCriticalSection( InterlockedCrit );
Inc( aValue );
LeaveCriticalSection( InterlockedCrit );
End; 

 

现在再来看前面那个例子：

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了）

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，如下面这样使用临界区才是正确的做法： 

EnterCriticalSection

Try

// 操作临界区数据

Finally

LeaveCriticalSection

End; 

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

TThread类用到的一个全局Event：SyncEvent和全局CriticalSection：TheadLock，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已经提供了对它们的封装，在SyncObjs单元中，分别是TEvent类和TCriticalSection类。用法也与前面用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单元中定义的。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。至于它的用处，我想光看名字就可以知道了，我也就不多说了。 

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：

procedure TThread.Synchronize(Method: TThreadMethod);

begin

FSynchronize.FThread := Self;

FSynchronize.FSynchronizeException := nil;

FSynchronize.FMethod := Method;

Synchronize(@FSynchronize);

end; 

其中FSynchronize是一个记录类型：

PSynchronizeRecord = ^TSynchronizeRecord;

TSynchronizeRecord = record

FThread: TObject;

FMethod: TThreadMethod;

FSynchronizeException: TObject;

end; 

用于进行线程和主线程之间进行数据交换，包括传入线程类对象，同步方法及发生的异常。

在Synchronize中调用了它的一个重载版本，而且这个重载版本比较特别，它是一个“类方法”。所谓类方法，是一种特殊的类成员方法，它的调用并不需要创建类实例，而是像构造函数那样，通过类名调用。之所以会用类方法来实现它，是因为为了可以在线程对象没有创建时也能调用它。不过实际中是用它的另一个重载版本（也是类方法）和另一个类方法StaticSynchronize。

下面是这个Synchronize的代码：

 

class procedure TThread.Synchronize(ASyncRec: PSynchronizeRecord);
var
  SyncProc: TSyncProc;
begin
  if GetCurrentThreadID = MainThreadID then
    ASyncRec.FMethod
    // 首先是判断当前线程是否是主线程，如果是，则简单地执行同步方法后返回。
  else
  begin
    SyncProc.Signal := CreateEvent(nil, True, False, nil);
    { 通过局部变量SyncProc记录线程交换数据（参数）和一个Event Handle，其记录结构如下：
      TSyncProc = record
      SyncRec: PSynchronizeRecord;
      Signal: THandle;
      end; }
    try
      EnterCriticalSection(ThreadLock);
      {
        接着进入临界区（通过全局变量ThreadLock进行，因为同时只能有一个线程进入Synchronize状态，所以可以用全局变量记录）
      }
      try
        { 然后就是把这个记录数据存入SyncList这个列表中（如果这个列表不存在的话，则创建它）。 }
        if SyncList = nil then
          SyncList := TList.Create;
        //
        SyncProc.SyncRec := ASyncRec;
        SyncList.Add(@SyncProc);
        { 再接下就是调用SignalSyncEvent，其代码在前面介绍TThread的构造函数时已经介绍过了，它的功能就是简单地将SyncEvent作一个Set的操作。关于这个SyncEvent的用途，将在后面介绍WaitFor时再详述。 }
        SignalSyncEvent;
        { 接下来就是最主要的部分了：调用WakeMainThread事件进行同步操作。WakeMainThread是一个TNotifyEvent类型的全局事件。这里之所以要用事件进行处理，是因为Synchronize方法本质上是通过消息，将需要同步的过程放到主线程中执行，如果在一些没有消息循环的应用中（如Console或DLL）是无法使用的，所以要使用这个事件进行处理。 }
        if Assigned(WakeMainThread) then
          WakeMainThread(SyncProc.SyncRec.FThread);
        LeaveCriticalSection(ThreadLock);
        // 在执行完WakeMainThread事件后，就退出临界区
        try
          WaitForSingleObject(SyncProc.Signal, INFINITE);
          { 然后调用WaitForSingleObject开始等待在进入临界区前创建的那个Event。这个Event的功能是等待这个同步方法的执行结束，关于这点，在后面分析CheckSynchronize时会再说明。 }
        finally
          EnterCriticalSection(ThreadLock);
        end;
        { 注意在WaitForSingleObject之后又重新进入临界区，但没有做任何事就退出了，似乎没有意义，但这是必须的！
          因为临界区的Enter和Leave必须严格的一一对应。那么是否可以改成这样呢：
          if Assigned(WakeMainThread) then
          WakeMainThread(SyncProc.SyncRec.FThread);
          WaitForSingleObject(SyncProc.Signal, INFINITE);
          f inally
          LeaveCriticalSection(ThreadLock);
          end;
          上面的代码和原来的代码最大的区别在于把WaitForSingleObject也纳入临界区的限制中了。看上去没什么影响，还使代码大大简化了，但真的可以吗？事实上是不行！
          因为我们知道，在Enter临界区后，如果别的线程要再进入，则会被挂起。而WaitFor方法则会挂起当前线程，直到等待别的线程SetEvent后才会被唤醒。如果改成上面那样的代码的话，如果那个SetEvent的线程也需要进入临界区的话，死锁（Deadlock）就发生了（关于死锁的理论，请自行参考操作系统原理方面的资料）。死锁是线程同步中最需要注意的方面之一！
        }
      finally
        LeaveCriticalSection(ThreadLock);
      end;
    finally
      CloseHandle(SyncProc.Signal);
    end;
    // 最后释放开始时创建的Event，如果被同步的方法返回异常的话，还会在这里再次抛出异常。
    if Assigned(ASyncRec.FSynchronizeException) then
      raise ASyncRec.FSynchronizeException;
  end;
end;

 

这段代码略多一些，不过也不算太复杂。

可见ThreadLock这个临界区就是为了保护对SyncList的访问，这一点在后面介绍CheckSynchronize时会再次看到。 

而响应这个事件的是Application对象，下面两个方法分别用于设置和清空WakeMainThread事件的响应（来自Forms单元）： 

procedure TApplication.HookSynchronizeWakeup;

begin

Classes.WakeMainThread := WakeMainThread;

end;  

procedure TApplication.UnhookSynchronizeWakeup;

begin

Classes.WakeMainThread := nil;

end; 

上面两个方法分别是在TApplication类的构造函数和析构函数中被调用。

        这就是在Application对象中WakeMainThread事件响应的代码，消息就是在这里被发出的，它利用了一个空消息来实现： 

       procedure TApplication.WakeMainThread(Sender: TObject);

           begin

        PostMessage(Handle, WM_NULL, 0, 0);

       end; 

      而这个消息的响应也是在Application对象中，见下面的代码（删除无关的部分）：

        procedure TApplication.WndProc(var Message: TMessage);

…

       begin

        try

…

     with Message do

         case Msg of

     …

        WM_NULL:

        CheckSynchronize;

    …

          except

      HandleException(Self);

         end;

      end; 

其中的CheckSynchronize也是定义在Classes单元中的，由于它比较复杂，暂时不详细说明，只要知道它是具体处理Synchronize功能的部分就好. 回到前面CheckSynchronize，见下面的代码： 

 

 

代码

function CheckSynchronize(Timeout: Integer = 0): Boolean;
var
  SyncProc: PSyncProc;
  LocalSyncList: TList;
begin
  // 首先，这个方法必须在主线程中被调用（如前面通过消息传递到主线程），否则就抛出异常。
  if GetCurrentThreadID <> MainThreadID then
    raise EThread.CreateResFmt(@SCheckSynchronizeError, [GetCurrentThreadID]);
  { 接下来调用ResetSyncEvent（它与前面SetSyncEvent对应的，之所以不考虑WaitForSyncEvent的情况，是因为只有在Linux版下才会调用带参数的CheckSynchronize，Windows版下都是调用默认参数0的CheckSynchronize）。 }
  if Timeout > 0 then
    WaitForSyncEvent(Timeout)
  else
    ResetSyncEvent;
  { 现在可以看出SyncList的用途了：它是用于记录所有未被执行的同步方法的。因为主线程只有一个，而子线程可能有很多个，当多个子线程同时调用同步方法时，主线程可能一时无法处理，所以需要一个列表来记录它们。 }
  LocalSyncList := nil;
  EnterCriticalSection(ThreadLock);
  try
    Integer(LocalSyncList) := InterlockedExchange(Integer(SyncList),
      Integer(LocalSyncList));
    try
      Result := (LocalSyncList <> nil) and (LocalSyncList.Count > 0);
      if Result then
      begin
        { 在这里用一个局部变量LocalSyncList来交换SyncList，这里用的也是一个原语：InterlockedExchange。同样，这里也是用临界区将对SyncList的访问保护起来。只要LocalSyncList不为空，则通过一个循环来依次处理累积的所有同步方法调用。最后把处理完的LocalSyncList释放掉，退出临界区。 }
        while LocalSyncList.Count > 0 do
        begin
          { 再来看对同步方法的处理：首先是从列表中移出（取出并从列表中删除）第一个同步方法调用数据。然后退出临界区（原因当然也是为了防止死锁）。接着就是真正的调用同步方法了。 }
          SyncProc := LocalSyncList[0];
          LocalSyncList.Delete(0);
          LeaveCriticalSection(ThreadLock);

          try
            try
              SyncProc.SyncRec.FMethod;
            except // 如果同步方法中出现异常，将被捕获后存入同步方法数据记录中。
              SyncProc.SyncRec.FSynchronizeException := AcquireExceptionObject;
            end;

          finally
            EnterCriticalSection(ThreadLock);
            { 重新进入临界区后，调用SetEvent通知调用线程，同步方法执行完成了（详见前面Synchronize中的WaitForSingleObject调用）。 }
          end;
          SetEvent(SyncProc.signal);
        end;
      end;
    finally
      LocalSyncList.Free; // 等list的序列全部执行完后，释放list的资源
    end;
  finally
    LeaveCriticalSection(ThreadLock);
  end;
end;

 

至此，整个Synchronize的实现介绍完成。 

最后来说一下WaitFor，它的功能就是等待线程执行结束。其代码如下：

 

 

function TThread.WaitFor: LongWord;
var
  H: array [0 .. 1] of THandle;
  WaitResult: Cardinal;
  Msg: TMsg;
begin
  H[0] := FHandle;
  if GetCurrentThreadID = MainThreadID then
  begin
    WaitResult := 0;
    H[1] := SyncEvent;
    repeat
      { This prevents a potential deadlock if the background thread does a SendMessage to the foreground thread }
      if WaitResult = WAIT_OBJECT_0 + 2 then
        PeekMessage(Msg, 0, 0, 0, PM_NOREMOVE);
      WaitResult := MsgWaitForMultipleObjects(2, H, False, 1000,
        QS_SENDMESSAGE);
      CheckThreadError(WaitResult <> WAIT_FAILED);
      if WaitResult = WAIT_OBJECT_0 + 1 then
        CheckSynchronize;
    until WaitResult = WAIT_OBJECT_0;
  end
  else
    WaitForSingleObject(H[0], INFINITE);
  CheckThreadError(GetExitCodeThread(H[0], Result));
end;

 

如果不是在主线程中执行WaitFor的话，很简单，只要调用WaitForSingleObject等待此线程的Handle为Signaled状态即可。 

如果是在主线程中执行WaitFor则比较麻烦。首先要在Handle数组中增加一个SyncEvent，然后循环等待，直到线程结束（即MsgWaitForMultipleObjects返回WAIT_OBJECT_0，详见MSDN中关于此API的说明）。

在循环等待中作如下处理：如果有消息发生，则通过PeekMessage取出此消息（但并不把它从消息循环中移除），然后调用MsgWaitForMultipleObjects来等待线程Handle或SyncEvent出现Signaled状态，同时监听消息（QS_SENDMESSAGE参数，详见MSDN中关于此API的说明）。可以把此API当作一个可以同时等待多个Handle的WaitForSingleObject。如果是SyncEvent被SetEvent（返回WAIT_OBJECT_0 + 1），则调用CheckSynchronize处理同步方法。

为什么在主线程中调用WaitFor必须用MsgWaitForMultipleObjects，而不能用WaitForSingleObject等待线程结束呢？因为防止死锁。由于在线程函数Execute中可能调用Synchronize处理同步方法，而同步方法是在主线程中执行的，如果用WaitForSingleObject等待的话，则主线程在这里被挂起，同步方法无法执行，导致线程也被挂起，于是发生死锁。

而改用WaitForMultipleObjects则没有这个问题。首先，它的第三个参数为False，表示只要线程Handle或SyncEvent中只要有一个Signaled即可使主线程被唤醒，至于加上QS_SENDMESSAGE是因为ynchronize是通过消息传到主线程来的，所以还要防止消息被阻塞。这样，当线程中调用Synchronize时，主线程就会被唤醒并处理同步调用，在调用完成后继续进入挂起等待状态，直到线程结束。

至此，对线程类TThread的分析可以告一个段落了，对前面的分析作一个总结：

1、 线程类的线程必须按正常的方式结束，即Execute执行结束，所以在其中的代码中必须在适当的地方加入足够多 的对Terminated标志的判断，并及时退出。如果必须要“立即”退出，则不能使用线程类，而要改用API或RTL函数。

2、 对可视VCL的访问要放在Synchronize中，通过消息传递到主线程中，由主线程处理。

3、 线程共享数据的访问应该用临界区进行保护（当然用Synchronize也行）。

4、 线程通信可以采用Event进行（当然也可以用Suspend/Resume）。

5、 当在多线程应用中使用多种线程同步

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