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线程杂谈

前言 
由于项目的关系,所以和线程的接触颇多,常常遇到问题,常常看TThread的代码,又常常想一些办法来解决遇到的问题,所以就有了这篇文章。 

正文 
我们常有工作线程和主线程之分,工作线程负责作一些后台操作,比如接收邮件;主线程负责界面上的一些显示。工作线程的好处在某些时候是不言而喻的,你的主界面可以响应任何操作,而背后的线程却在默默地工作。 
VCL中,工作线程执行在Execute方法中,你必须从TThread继承一个类并覆盖Execute方法,在这个方法中,所有代码都是在另一个线程中执行的,除此之外,你的线程类的其他方法都在主线程执行,包括构造方法,析构方法,Resume等,很多人常常忽略了这一点。 
最简单的一个线程类如下: 
TMyThread = class(TThread) 
protected 
    procedure Execute; override; 
end; 
在Execute中的代码,有一个技术要点,如果你的代码执行时间很短,像这样,Sleep(1000),那没有关系;如果是这样Sleep(10000),10秒,那么你就不能直接这样写了,须把这10秒拆分成10个1秒,然后判断Terminated属性,像下面这样: 
procedure TMyThread.Execute; 
var 
  i: Integer; 
begin 
  for i := 0 to 9 do 
    if not Terminated then 
      Sleep(1000) 
    else 
      Break; 
end; 
这样写有什么好处呢,想想你要关闭程序,在关闭的时候调用MyThread.Free,这个时候线程并没有马上结束,它调用WaitFor,等待Execute执行完后才能释放。你的程序就必须等10秒以后才能关闭,受得了吗。如果像上面那样写,在程序关闭时,调用Free之后,它顶多再等一秒就会关闭。为什么?答案得去线程类的Destroy中找,它会先调用Terminate方法,在这个方法里面它把Terminated设为True(仅此而已,很多人以为是结束线程,其实不是)。请记住这一切是在主线程中操作的,所以和Execute是并行执行的。既然Terminated属性已为Ture,那么在Execute中判断之后,当然就Break了,Execute执行完毕,线程类也正常释放。 
或者有人说,TThread可以设FreeOnTerminate属性为True,线程类就能自动释放。除非你的线程执行的任务很简单,不然,还是不要去理会这个属性,一切由你来操作,才能使线程更灵活强大。 

接下来的问题是如何使工作线程和主线程很好的通信,很多时候主线程必须得到工作线程的通知,才能做出响应。比如接收邮件,工作线程向服务器收取邮件,收取完毕之后,它得通知主线程收到多少封邮件,主线程才能弹出一个窗口通知用户。 
在VCL中,我们可以用两种方法,一种是向主线程中的窗体发送消息,另一种是使用异步事件。第一种方法其实没有第二种来得方便。想想线程类中的OnTerminate事件,这个事件由线程函数的堆栈引起,却在主线程执行。 
事实上,真正的线程函数是这个: 
function ThreadProc(Thread: TThread): Integer; 
函数里面有Thread.Execute,这就是为什么Execute是在其他线程中执行,该方法执行之后,有如下语句: 
Thread.DoTerminate; 
而线程类的DoTerminate方法里面是 
if Assigned(FOnTerminate) then Synchronize(CallOnTerminate); 
显然Synchronize方法使得CallOnTerminate在主线程中执行,而CallOnTerminate里面的代码其实就是: 
if Assigned(FOnTerminate) then FOnTerminate(Self); 
只要Execute方法一执行完就发生OnTerminate事件。不过有一点是必须注意,OnTerminate事件发生后,线程类不一定会释放,只有在FreeOnTerminate为True之后,才会Thread.Free。看一下ThreadProc函数就知道。 
依照Onterminate事件,我们可以设计自己的异步事件。 
Synchronize方法只能传进一个无参数的方法类型,但我们的事件经常是要带一些参数的,这个稍加思考就可以得到解决,即在线程类中保存参数,触发事件前先设置参数,再调用异步事件,参数复杂的可以用记录或者类来实现。 
假设这样,上面的代码每睡一秒,线程即向外面引发一次事件,我们的类可以这样设计: 
  TSecondEvent = procedure (Second: Integer) of object;
  TMyThread = class(TThread)
  private
    FSecond: Integer;
    FSecondEvent: TSecondEvent;
    procedure CallSecondEvent;
  protected
    procedure Execute; override;
  public
    property SencondEvent: TSecondEvent read FSecondEvent
      write FSecondEvent;
  end;

{ TMyThread }

procedure TMyThread.CallSecondEvent;
begin
  if Assigned(FSecondEvent) then
    FSecondEvent(FSecond);
end;

procedure TMyThread.Execute;
var
  i: Integer;
begin
  for i := 0 to 9 do
    if not Terminated then
    begin
      Sleep(1000);
      FSecond := i;
      Synchronize(CallSecondEvent);
    end
    else
      Break;
end; 

在主窗体中假设我们这样操作线程: 
procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);
begin
  MyThread := TMyThread.Create(true);
  MyThread.OnTerminate :=  ThreadTerminate;
  MyThread.SencondEvent := SecondEvent;
  MyThread.Resume;
end;

procedure TForm1.ThreadTerminate(Sender: TObject);
begin
  ShowMessage(’ok’);
end;

procedure TForm1.SecondEvent(Second: Integer);
begin
  Edit1.Text := IntToStr(Second);
end; 
我们将每隔一秒就得到一次通知并在Edit中显示出来。 

现在我们已经知道如何正确使用Execute方法,以及如何在主线程与工作线程之间通信了。但问题还没有结束,有一种情况出乎我的意料之外,即如果线程中有一些资源,Execute正在使用这些资源,而主线程要释放这个线程,这个线程在释放的过程中会释放掉资源。想想会不会有问题呢,两个线程,一个在使用资源,一个在释放资源,会出现什么情况呢, 
用下面代码来说明: 
type
  TMyClass = class
  private
    FSecond: Integer;
  public
    procedure SleepOneSecond;
  end;

  TMyThread = class(TThread)
  private
    FMyClass: TMyClass;
  protected
    procedure Execute; override;
  public
    constructor MyCreate(CreateSuspended: Boolean);
    destructor Destroy; override;
  end;

implementation

{ TMyThread }

constructor TMyThread.MyCreate(CreateSuspended: Boolean);
begin
  inherited Create(CreateSuspended);
  FMyClass := TMyClass.Create;
end;

destructor TMyThread.Destroy;
begin
  FMyClass.Free;
  FMyClass := nil;
  inherited;
end;

procedure TMyThread.Execute;
var
  i: Integer;
begin
  for i := 0 to 9 do
    FMyClass.SleepOneSecond;
end;

{ TMyClass }

procedure TMyClass.SleepOneSecond;
begin
  FSecond := 0;
  Sleep(1000);
end;

end. 

用下面的代码来调用上面的类: 
procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);
begin
  MyThread := TMyThread.MyCreate(true);
  MyThread.OnTerminate :=  ThreadTerminate;
  MyThread.Resume;
end;

procedure TForm1.Button2Click(Sender: TObject);
begin
  MyThread.Free;
end; 
先点击Button1创建一个线程,再点击Button2释放该类,出现什么情况呢,违法访问,是的,MyThread.Free时,MyClass被释放掉了 
FMyClass.Free; 
FMyClass := nil; 
而此时Execute却还在执行,并且调用MyClass的方法,当然就出现违法访问。对于这种情况,有什么办法来防止呢,我想到一种方法,即在线程类中使用一个成员,假设为FFinished,在Execute方法中有如下的形式: 
FFinished := False; 
try 
//... ... 
finally 
FFinished := True; 
End; 
接着在线程类的Destroy中有如下形式: 
While not FFinished do 
  Sleep(100); 
MyClass.Free; 

这样便能保证MyClass能被正确释放。 

线程是一种很有用的技术。但使用不当,常使人头痛。在CSDN论坛上看到一些人问,我的窗口在线程中调用为什么出错,主线程怎么向其他线程发送消息等等,其实,我们在抱怨线程难用时,也要想想我们使用的方法对不对,只要遵循一些正确的使用规则,线程其实很简单。 

后记 
上面有一处代码有些奇怪:FMyClass.Free; FMyClass := nil;如果你只写FMyClass.Free,线程类还不会出现异常,即调用FMyClass.SleepOneSecond不会出错。我在主线程中试了下面的代码 
MyClass := TMyClass.Create; 
  MyClass.SleepOneSecond; 
  MyClass.Free; 
  MyClass.SleepOneSecond; 
同样也不会出错,但关闭程序时就出错了,如果是这样: 
MyClass := TMyClass.Create; 
  MyClass.SleepOneSecond; 
  MyClass.Free; 
  MyThread := TMyThread.MyCreate(true); 
  MyThread.OnTerminate :=  ThreadTerminate; 
  MyThread.Resume; 
  MyClass.SleepOneSecond; 
马上就出错。所以这个和线程类无线,应该是Delphi对于堆栈空间的释放规则,我想MyClass.Free之后,该对象在堆栈上空间还是保留着,只是允许其他资源使用这个空间,所以接着调用下面这一句MyClass.SleepOneSecond就不会出错,当程序退出时可能对堆栈作一些清理导致出错。而如果MyClass.Free之后即创建MyThread,大概MyClass的空间已经被MyThread使用,所以再调用MyClass.SleepOneSecond就出错了。 

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