delphi多线程TThread类介绍

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, 
    DWORD dwStackSize, 
    LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress, 
    LPVOID lpParameter, 
    DWORD dwCreationFlags, 
    LPDWORD lpThreadId 
   );

    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。
    整个线程的执行过程如下图所示:

    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):


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:


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:


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:


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:


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
  else
  begin
    SyncProc.Signal := CreateEvent(nil, True, False, nil);
    try
      EnterCriticalSection(ThreadLock);
      try
        if SyncList = nil then
          SyncList := TList.Create;
        SyncProc.SyncRec := ASyncRec;
        SyncList.Add(@SyncProc);
        SignalSyncEvent;
        if Assigned(WakeMainThread) then
          WakeMainThread(SyncProc.SyncRec.FThread);
        LeaveCriticalSection(ThreadLock);
        try
          WaitForSingleObject(SyncProc.Signal, INFINITE);
        finally
          EnterCriticalSection(ThreadLock);
        end;
      finally
        LeaveCriticalSection(ThreadLock);
      end;
    finally
      CloseHandle(SyncProc.Signal);
    end;
    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。
    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。
    如果不是主线程,则准备开始同步过程。
    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;

    然后创建一个Event,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),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)。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。
    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。
    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。
    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
  trywith 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,现在继续分析Synchronize的代码。
    在执行完WakeMainThread事件后,就退出临界区,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。
    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);
      finally
        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!
    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。
    回到前面CheckSynchronize,见下面的代码:

function CheckSynchronize(Timeout: Integer = 0): Boolean;
var
  SyncProc: PSyncProc;
  LocalSyncList: TList;
begin
  if GetCurrentThreadID <> MainThreadID then
    raise EThread.CreateResFmt(@SCheckSynchronizeError, [GetCurrentThreadID]);
  if Timeout > 0 then
    WaitForSyncEvent(Timeout)
  else
    ResetSyncEvent;
  LocalSyncList := nil;
  EnterCriticalSection(ThreadLock);
  try
    Integer(LocalSyncList) := InterlockedExchange(Integer(SyncList), Integer(LocalSyncList));
    try
      Result := (LocalSyncList <> nil) and (LocalSyncList.Count > 0);
      if Result then
      begin
        while LocalSyncList.Count > 0 do
        begin
          SyncProc := LocalSyncList[0];
          LocalSyncList.Delete(0);
          LeaveCriticalSection(ThreadLock);
          try
            try
              SyncProc.SyncRec.FMethod;
            except
              SyncProc.SyncRec.FSynchronizeException := AcquireExceptionObject;
            end;
          finally
            EnterCriticalSection(ThreadLock);
          end;
          SetEvent(SyncProc.signal);
        end;
      end;
    finally
      LocalSyncList.Free;
    end;
  finally
    LeaveCriticalSection(ThreadLock);
  end;
end;

    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。
    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)。
    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。
    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。
    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。
    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。
    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)。
    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Synchronize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方式时,一定要小心防止出现死锁。
    6、等待线程结束要用WaitFor方法。

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