全局数据的同步读写：Delphi多线程编程（三）

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,…; {$R *.res} Var hMutex:Hwnd; Begin Application.Initialize; hMutex:=CreateMutex(nil,False,Pchar(Application.Title)); if GetLastError<>ERROR_ALREADY_EXISTS then begin //项目要运行的咚咚 end; ReleaseMutex(hMutex); Application.Run; End; 在本节的例程中，我们只是要防止线程进入同步代码区域中，所以lpName参数设置为nil。 3、在同步代码前用WaitForSingleObject()函数。该函数使得线程取得互斥对象（同步代码）的拥有权。该函数定义为： DWORD WINAPI WaitForSingleObject( HANDLE hHandle, DWORD dwMilliseconds); 这个函数可以使当前线程在dwMilliseconds指定的时间内睡眠，直到hHandle参数指定的对象进入发信号状态为止。一个互斥对象不再被线程拥有时，它就进入发信号状态。当一个进程要终止时，它就进入发信号状态。dwMilliseconds参数可以设为0，这意味着只检查hHandle参数指定的对象是否处于发信号状态，而后立即返回。dwMilliseconds参数设为INFINITE，表示如果信号不出现将一直等下去。 这个函数的返回值含义： WAIT_ABANDONED 指定的对象是互斥对象，并且拥有这个互斥对象的线程在没有释放此对象之前就已终止。此时就称互斥对象被抛弃。这种情况下，这个互斥对象归当前线程所有，并把它设为非发信号状态 WAIT_OBJECT_0 指定的对象处于发信号状态 WAIT_TIMEOUT 等待的时间已过，对象仍然是非发信号状态 再次声明，当一个互斥对象不再被一个线程所拥有,它就处于发信号状态。此时首先调用WaitForSingleObject()函数的线程就成为该互斥对象的拥有者，此互斥对象设为不发信号状态。当线程调用ReleaseMutex()函数并传递一个互斥对象的句柄作为参数时，这种拥有关系就被解除，互斥对象重新进入发信号状态。 注意除WaitForSingleObject()函数外，你还可以使用WaitForMultipleObject()和MsgWaitForMultipleObject()函数，它们可以等待几个对象变为发信号状态。这两个函数的详细情况请看Win32 API联机文档。 4、在同步代码结束后，使用ReleaseMutex(THandle)函数来标志。该函数只是释放互斥对象和线程的拥有者关系，并不释放互斥对象的句柄。 5、调用CloseHandle(THandle)来关闭互斥对象。请注意例程中该函数的使用位置。 三、还有一种用信号量对象来管理线程同步的，它是在互斥的基础上建立的，但信号量增加了资源计数的功能，预定数目的线程允许同时进入要同步的代码。有点复杂，想不到在哪可以用，现在就不研究论了。 unit Tst_Thread3U; interface uses Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms,Dialogs, StdCtrls; type TForm1 = class(TForm) Button1: TButton; Memo1: TMemo; Button2: TButton; Button3: TButton; procedure Button1Click(Sender: TObject); procedure Button2Click(Sender: TObject); procedure Button3Click(Sender: TObject); private procedure ThreadsDone(Sender: TObject); end; TMyThread=class(TThread) protected procedure Execute;override; end; var Form1: TForm1; implementation {$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.