Delphi中的线程类--之（2）

Delphi中的线程类

猛禽[Mental Studio]

http://mental.mentsu.com

之二

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。

 （待续）