Delphi多线程编程之同步读写全局数据

    开始研究最重要的多线程读写全局数据了，结合书上的例子，我修改成下面的情况：

 

 

unit Tst_Thread3U;

interface

uses

  Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms,Dialogs, StdCtrls;

type
  TForm1 = class(TForm)
    Button1: TButton;
    Memo1: TMemo;
    Button2: TButton;
    Button3: TButton;
    procedure Button1Click(Sender: TObject);
    procedure Button2Click(Sender: TObject);
    procedure Button3Click(Sender: TObject);
  private
    procedure ThreadsDone(Sender: TObject);
  end;

  TMyThread=class(TThread)
  protected
      procedure Execute;override;
  end;

var
  Form1: TForm1;

implementation
{$R *.dfm}

const
  MaxSize=128;
var
  NextNumber:Integer=0;
  DoneFlags:Integer=0;
  GlobalArry:array[1..MaxSize] of Integer;
  Lock:byte;   //1-不同步  2-临界区 3-互斥
  CS:TRTLCriticalSection; //临界区
  hMutex:THandle;  //互斥

function GetNextNumber:Integer;
begin
  Result:=NextNumber;
  inc(NextNumber);
end;

procedure TMyThread.Execute;
var
  i:Integer;
begin
  FreeOnTerminate:=True; //终止后自动free
  OnTerminate:=Form1.ThreadsDone;
  if Lock<>3 then     //非互斥情况
  begin
    if Lock=2 then EnterCriticalSection(CS); //建立临界区
    for i := 1 to MaxSize do
    begin
      GlobalArry[i]:=GetNextNumber;
      Sleep(5);
    end;
    if Lock=2 then LeaveCriticalSection(CS);//离开临界区
  end else      //-------互斥
  begin
    if WaitForSingleObject(hMutex,INFINITE)=WAIT_OBJECT_0 then
    begin
      for i := 1 to MaxSize do
      begin
        GlobalArry[i]:=GetNextNumber;
        Sleep(5);
      end;
    end;
    ReleaseMutex(hMutex);   //释放
  end;
end;

procedure TForm1.ThreadsDone(Sender: TObject);
var
  i:Integer;
begin
  Inc(DoneFlags);
  if DoneFlags=2 then
  begin
    for i := 1 to MaxSize do
      Memo1.Lines.Add(inttostr(GlobalArry[i]));
      if Lock=2 then DeleteCriticalSection(CS); //删除临界区
       If Lock=3 then CloseHandle(hMutex); //关闭互斥
  end;
end;

//非同步
procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);
begin
  Lock:=1;
  TMyThread.Create(False);
  TMyThread.Create(False);
end;

//临界区
procedure TForm1.Button2Click(Sender: TObject);
begin
  Lock:=2;  
  InitializeCriticalSection(CS); //初始化临界区
  TMyThread.Create(False);
  TMyThread.Create(False);
end;

//互斥
procedure TForm1.Button3Click(Sender: TObject);
begin
  Lock:=3; // 互斥
  hMutex:=CreateMutex(0,False,nil);
  TMyThread.Create(False);
  TMyThread.Create(False);
end;

end.

 

没有临界区和互斥的帮助，两个线程都不断地在Memo1输出，而且数字是乱的。

 

 

 

 

 

 

 

一、临界区

所谓临界区，就是一次只能由一个线程来执行的一段代码。如果把初始化数组的代码放在临界区内，另一个线程在第一个线程处理完之前是不会被执行的。

使用临界区的步骤：

1、先声明一个全局变量类型为TRTLCriticalSection；

2、在线程Create()前调用InitializeCriticalSection()过程来初始化，该函数定义是：

void WINAPI InitializeCriticalSection(LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection);

类型lpCriticalSection即是Delphi封装的TRTLCriticalSection。

3、在线程的需要放入临界区的代码前面使用EnterCriticalSection(lpCriticalSection)过程来开始建立临界区。在代码完成后用LeaveCriticalSection(lpCriticalSection)来标志临界区的结束。

4、在线程执行完后用DeleteCriticalSection(lpCriticalSection)来清除临界区。这个清除过程必须放在线程执行完后的地方，比如FormDesroy事件中。上面的例子中，若把该过程放在TMyThread.Create(False);后，会产生错误。

 

二、互斥：

互斥非常类似于临界区，除了两个关键的区别：首先，互斥可用于跨进程的线程同步。其次，互斥能被赋予一个字符串名字，并且通过引用此名字创建现有互斥对象的附加句柄。

提示临界区与事件对象(比如互斥对象)的最大的区别是在性能上。临界区在没有线程冲突时，要用10~15个时间片，而事件对象由于涉及到系统内核要用400~600个时间片。

使用互斥的步骤：

1、声明一个类型为Thandle或Hwnd的全局变量,其实都是Cardinal类型。Hwnd是handle of window,主要用于窗口句柄；而Thandle则没有限制。

2、线程Create()前用CreateMutex()来创建一个互斥量。该函数定义为：

HANDLE WINAPI CreateMutex(

  LPSECURITY_ATTRIBUTES lpMutexAttributes,

  BOOL bInitialOwner,

  LPCTSTR lpName:Pchar);

LPSECURITY_ATTRIBUTES参数为一个指向TSecurityAttributtes记录的指针。此参数设为nil，表示访问控制列表默认的安全属性。

bInitalOwner参数表示创建互斥对象的线程是否要成为此互斥对象的拥有者。当此参数为False时，表示互斥对象没有拥有者。

lpName参数指定互斥对象的名称。设为nil表示无命名，如果参数不是设为nil，函数会搜索是否有同名的互斥对象存在。如果有，函数就会返回同名互斥对象的句柄。否则，就新创建一个互斥对象并返回其句柄。

    返回值是一handle。当错误发生时，返回null，此时用GetLastError函数可查看错误的信息。

    利用CreateMutex()可以防止程序多个实例运行，如下例：

Program ABC;

Uses Forms,Windows,…;

{$R *.res}

Var

  hMutex:Hwnd;

Begin

  Application.Initialize;

  hMutex:=CreateMutex(nil,False,Pchar(Application.Title));

  if GetLastError<>ERROR_ALREADY_EXISTS then

  begin

     //项目要运行的咚咚

  end;

  ReleaseMutex(hMutex);

  Application.Run;

End;

在本节的例程中，我们只是要防止线程进入同步代码区域中，所以lpName参数设置为nil。

 

3、在同步代码前用WaitForSingleObject()函数。该函数使得线程取得互斥对象（同步代码）的拥有权。该函数定义为：

DWORD WINAPI WaitForSingleObject(

  HANDLE hHandle,

  DWORD dwMilliseconds);

这个函数可以使当前线程在dwMilliseconds指定的时间内睡眠，直到hHandle参数指定的对象进入发信号状态为止。一个互斥对象不再被线程拥有时，它就进入发信号状态。当一个进程要终止时，它就进入发信号状态。dwMilliseconds参数可以设为0，这意味着只检查hHandle参数指定的对象是否处于发信号状态，而后立即返回。dwMilliseconds参数设为INFINITE，表示如果信号不出现将一直等下去。

 

这个函数的返回值含义：

 

WAIT_ABANDONED  指定的对象是互斥对象，并且拥有这个互斥对象的线程在没有释放此对象之前就已终止。此时就称互斥对象被抛弃。这种情况下，这个互斥对象归当前线程所有，并把它设为非发信号状态

WAIT_OBJECT_0  指定的对象处于发信号状态

WAIT_TIMEOUT 等待的时间已过，对象仍然是非发信号状态

 

再次声明，当一个互斥对象不再被一个线程所拥有,它就处于发信号状态。此时首先调用WaitForSingleObject()函数的线程就成为该互斥对象的拥有者，此互斥对象设为不发信号状态。当线程调用ReleaseMutex()函数并传递一个互斥对象的句柄作为参数时，这种拥有关系就被解除，互斥对象重新进入发信号状态。

注意除WaitForSingleObject()函数外，你还可以使用WaitForMultipleObject()和MsgWaitForMultipleObject()函数，它们可以等待几个对象变为发信号状态。这两个函数的详细情况请看Win32 API联机文档。

 

4、在同步代码结束后，使用ReleaseMutex(THandle)函数来标志。该函数只是释放互斥对象和线程的拥有者关系，并不释放互斥对象的句柄。

5、调用CloseHandle(THandle)来关闭互斥对象。请注意例程中该函数的使用位置。