delphi 中幾種多線程操作方式

在了解多線程之前我們先了解一下進程和線程的關系

一個程序至少有一個主進程,一個進程至少有一個線程。

主線程又程為UI線程。

進程和線程的主要差別在于它們是不同的操作系統資源管理方式。進程有獨立的地址空間，一個進程崩潰后，在保護模式下不會對其它進程產生影響，而線程只是一個進程中的不同執行路徑。線程有自己的堆棧和局部變量，但線程之間沒有單獨的地址空間，一個線程死掉就等于整個進程死掉，所以多進程的程序要比多線程的程序健壯，但在進程切換時，耗費資源較大，效率要差一些。但對于一些要求同時進行并且又要共享某些變量的并發操作，只能用線程，不能用進程。如果有興趣深入的話，我建議你們看看《現代操作系統》或者《操作系統的設計與實現》。對就個問題說得比較清楚。

多線程應該是編程工作者的基礎技能, 但這個基礎我從來沒學過，所以僅僅是看上去會一些，明白了2+2的時候，其實我還不知道1+1。

開始本應該是一篇洋洋灑灑的文字, 不過我還是提倡先做起來, 在嘗試中去理解.

先試試這個:

procedure?TForm1.Button1Click(Sender:?TObject);? var?i:?Integer;? begin?for?i?:=?0?to?500000?do?begin?Canvas.TextOut(10,?10,?IntToStr(i));?end;? end;?

上面程序運行時, 我們的窗體基本是 "死" 的, 可以在你在程序運行期間拖動窗體試試...

Delphi 為我們提供了一個簡單的辦法(Application.ProcessMessages)來解決這個問題:

procedure?TForm1.Button1Click(Sender:?TObject);? var?i:?Integer;? begin?for?i?:=?0?to?500000?do?begin?Canvas.TextOut(10,?10,?IntToStr(i));?Application.ProcessMessages;?end;? end;?

這個 Application.ProcessMessages; 一般用在比較費時的循環中, 它會檢查并先處理消息隊列中的其他消息.

但這算不上多線程, 譬如: 運行中你拖動窗體, 循環會暫停下來...

在使用多線程以前, 讓我們先簡單修改一下程序:

function?MyFun:?Integer;? var?i:?Integer;? begin?for?i?:=?0?to?500000?do?begin?Form1.Canvas.Lock;?Form1.Canvas.TextOut(10,?10,?IntToStr(i));?Form1.Canvas.Unlock;?end;?Result?:=?0;? end;?procedure?TForm1.Button1Click(Sender:?TObject);? begin?MyFun;? end;?

細數上面程序的變化:
1、首先這還不是多線程的, 也會讓窗體假 "死" 一會;
2、把執行代碼寫在了一個函數里, 但這個函數不屬于 TForm1 的方法, 所以使用 Canvas 是必須冠以名稱(Form1);
3、既然是個函數, (不管是否必要)都應該有返回值;
4、使用了 500001 次 Lock 和 Unlock.

Canvas.Lock 好比在說: Canvas(繪圖表面)正忙著呢, 其他想用 Canvas 的等會;
Canvas.Unlock : 用完了, 解鎖!

在 Canvas 中使用 Lock 和 Unlock 是個好習慣, 在不使用多線程的情況下這無所謂, 但保不準哪天程序會擴展為多線程的; 我們現在學習多線程, 當然應該用.

在 Delphi 中使用多線程有兩種方法: 調用 API、使用 TThread 類; 使用 API 的代碼更簡單.

function?MyFun(p:?Pointer):?Integer;?stdcall;? var?i:?Integer;? begin?for?i?:=?0?to?500000?do?begin?Form1.Canvas.Lock;?Form1.Canvas.TextOut(10,?10,?IntToStr(i));?Form1.Canvas.Unlock;?end;?Result?:=?0;? end;?procedure?TForm1.Button1Click(Sender:?TObject);? var?ID:?THandle;? begin?CreateThread(nil,?0,?@MyFun,?nil,?0,?ID);? end;?

代碼分析:
CreateThread 一個線程后, 算上原來的主線程, 這樣程序就有兩個線程、是標準的多線程了;
CreateThread 第三個參數是函數指針, 新線程建立后將立即執行該函數, 函數執行完畢, 系統將銷毀此線程從而結束多線程的故事.

CreateThread 要使用的函數是系統級別的, 不能是某個類(譬如: TForm1)的方法, 并且有嚴格的格式(參數、返回值)要求, 不管你暫時是不是需要都必須按格式來;
因為是系統級調用, 還要綴上 stdcall, stdcall 是協調參數順序的, 雖然這里只有一個參數沒有順序可言, 但這是使用系統函數的慣例.

CreateThread 還需要一個 var 參數來接受新建線程的 ID, 盡管暫時沒用, 但這也是格式; 其他參數以后再說吧.

這樣一個最簡單的多線程程序就出來了, 咱們再用 TThread 類實現一次

type?TMyThread?=?class(TThread)?protected?procedure?Execute;?override;?end;?procedure?TMyThread.Execute;? var?i:?Integer;? begin?FreeOnTerminate?:=?True;?{這可以讓線程執行完畢后隨即釋放}?for?i?:=?0?to?500000?do?begin?Form1.Canvas.Lock;?Form1.Canvas.TextOut(10,?10,?IntToStr(i));?Form1.Canvas.Unlock;?end;? end;?procedure?TForm1.Button1Click(Sender:?TObject);? begin?TMyThread.Create(False);? end;?

TThread 類有一個抽象方法(Execute), 因而是個抽象類, 抽象類只能繼承使用, 上面是繼承為 TMyThread.

繼承 TThread 主要就是實現抽象方法 Execute(把我們的代碼寫在里面), 等我們的 TMyThread 實例化后, 首先就會執行 Execute 方法中的代碼.

按常規我們一般這樣去實例化:

procedure?TForm1.Button1Click(Sender:?TObject);? var?MyThread:?TMyThread;? begin?MyThread?:=?TMyThread.Create(False);? end;?

因為 MyThread 變量在這里毫無用處(并且編譯器還有提示), 所以不如直接寫做 TMyThread.Create(False);

我們還可以輕松解決一個問題, 如果: TMyThread.Create(True) ?
這樣線程建立后就不會立即調用 Execute, 可以在需要的時候再用 Resume 方法執行線程, 譬如:

procedure?TForm1.Button1Click(Sender:?TObject);? var?MyThread:?TMyThread;? begin?MyThread?:=?TMyThread.Create(True);?MyThread.Resume;? end;?//可簡化為:? procedure?TForm1.Button1Click(Sender:?TObject);? begin?with?TMyThread.Create(True)?do?Resume;? end;?

一、入門
㈠、

function?CreateThread(?lpThreadAttributes:?Pointer;???????????{安全設置}?dwStackSize:?DWORD;????????????????????{堆棧大小}?lpStartAddress:?TFNThreadStartRoutine;?{入口函數}?lpParameter:?Pointer;??????????????????{函數參數}?dwCreationFlags:?DWORD;????????????????{啟動選項}?var?lpThreadId:?DWORD??????????????????{輸出線程?ID?}? ):?THandle;?stdcall;?????????????????????{返回線程句柄}?

在 Windows 上建立一個線程, 離不開 CreateThread 函數;
TThread.Create 就是先調用了 BeginThread (Delphi 自定義的), BeginThread 又調用的 CreateThread.
既然有建立, 就該有釋放, CreateThread 對應的釋放函數是: ExitThread, 譬如下面代碼:

procedure?TForm1.Button1Click(Sender:?TObject);? begin?ExitThread(0);?{此句即可退出當前程序,?但不建議這樣使用}? end;?

代碼注釋:
當前程序是一個進程, 進程只是一個工作環境, 線程是工作者;
每個進程都會有一個啟動線程(或叫主線程), 也就是說: 我們之前大量的編碼都是寫給這個主線程的;
上面的 ExitThread(0); 就是退出這個主線程;
系統不允許一個沒有線程的進程存在, 所以程序就退出了.
另外: ExitThread 函數的參數是一個退出碼, 這個退出碼是給之后的其他函數用的, 這里隨便給個無符號整數即可.

或許你會說: 這個 ExitThread 挺好用的; 其實不管是用 API 還是用 TThread 類寫多線程, 我們很少用到它; 因為:
1、假如直接使用 API 的 CreateThread, 它執行完入口函數后會自動退出, 無需 ExitThread;
2、用 TThread 類建立的線程又絕不能使用 ExitThread 退出; 因為使用 TThread 建立線程時會同時分配更多資源(譬如你自定義的成員、還有它的祖先類(TObject)分配的資源等等), 如果用 ExitThread 給草草退出了, 這些資源將得不到釋放而導致內存泄露. 盡管 Delphi 提供了 EndThread(其內部調用 ExitThread), 這也不需要我們手動操作(假如非要手動操作也是件很麻煩的事情, 因為很多時候你不知道線程是什么時候執行完畢的).
除了 CreateThread, 還有一個 CreateRemoteThread, 可在其他進程中建立線程, 這不應該是現在學習的重點;
現在先集中精力把 CreateThread 的參數搞徹底.

倒著來吧, 先談談 CreateThread 將要返回的 "線程句柄".

"句柄" 類似指針, 但通過指針可讀寫對象, 通過句柄只是使用對象;
有句柄的對象一般都是系統級別的對象(或叫內核對象); 之所以給我們的是句柄而不是指針, 目的只有一個: "安全";
貌似通過句柄能做很多事情, 但一般把句柄提交到某個函數(一般是系統函數)后, 我們也就到此為止很難了解更多了; 事實上是系統并不相信我們.

不管是指針還是句柄, 都不過是內存中的一小塊數據(一般用結構描述), 微軟并沒有公開句柄的結構細節, 猜一下它應該包括: 真實的指針地址、訪問權限設置、引用計數等等.

既然 CreateThread 可以返回一個句柄, 說明線程屬于 "內核對象".
實際上不管線程屬于哪個進程, 它們在系統的懷抱中是平等的; 在優先級(后面詳談)相同的情況下, 系統會在相同的時間間隔內來運行一下每個線程, 不過這個間隔很小很小, 以至于讓我們誤以為程序是在不間斷地運行.

這時你應該有一個疑問: 系統在去執行其他線程的時候, 是怎么記住前一個線程的數據狀態的?
有這樣一個結構 TContext, 它基本上是一個 CPU 寄存器的集合, 線程是數據就是通過這個結構切換的, 我們也可以通過 GetThreadContext 函數讀取寄存器看看.

附上這個結構 TContext(或叫: CONTEXT、_CONTEXT) 的定義:

PContext?=?^TContext;? _CONTEXT?=?record?ContextFlags:?DWORD;?Dr0:?DWORD;?Dr1:?DWORD;?Dr2:?DWORD;?Dr3:?DWORD;?Dr6:?DWORD;?Dr7:?DWORD;?FloatSave:?TFloatingSaveArea;?SegGs:?DWORD;?SegFs:?DWORD;?SegEs:?DWORD;?SegDs:?DWORD;?Edi:?DWORD;?Esi:?DWORD;?Ebx:?DWORD;?Edx:?DWORD;?Ecx:?DWORD;?Eax:?DWORD;?Ebp:?DWORD;?Eip:?DWORD;?SegCs:?DWORD;?EFlags:?DWORD;?Esp:?DWORD;?SegSs:?DWORD;? end;?

CreateThread 的最后一個參數是 "線程的 ID";
既然可以返回句柄, 為什么還要輸出這個 ID? 現在我知道的是:
1、線程的 ID 是唯一的; 而句柄可能不只一個, 譬如可以用 GetCurrentThread 獲取一個偽句柄、可以用 DuplicateHandle 復制一個句柄等等.
2、ID 比句柄更輕便.

在主線程中 GetCurrentThreadId、MainThreadID、MainInstance 獲取的都是主線程的 ID.
㈡、啟動選項

function?CreateThread(?lpThreadAttributes:?Pointer;?dwStackSize:?DWORD;?lpStartAddress:?TFNThreadStartRoutine;?lpParameter:?Pointer;?dwCreationFlags:?DWORD;?{啟動選項}?var?lpThreadId:?DWORD? ):?THandle;?stdcall;

CreateThread 的倒數第二個參數 dwCreationFlags(啟動選項) 有兩個可選值:
0: 線程建立后立即執行入口函數;
CREATE_SUSPENDED: 線程建立后會掛起等待.

可用 ResumeThread 函數是恢復線程的運行; 可用 SuspendThread 再次掛起線程.
這兩個函數的參數都是線程句柄, 返回值是執行前的掛起計數.

什么是掛起計數?
SuspendThread 會給這個數 +1; ResumeThread 會給這個數 -1; 但這個數最小是 0.
當這個數 = 0 時, 線程會運行; > 0 時會掛起.
如果被 SuspendThread 多次, 同樣需要 ResumeThread 多次才能恢復線程的運行.

在下面的例子中, 有新線程不斷給一個全局變量賦隨機值;
同時窗體上的 Timer 控件每隔 1/10 秒就把這個變量寫在窗體標題;
在這個過程中演示了 ResumeThread、SuspendThread 兩個函數.
?

//上面圖片中演示的代碼。? unit?Unit1;?interface?uses?Windows,?Messages,?SysUtils,?Variants,?Classes,?Graphics,?Controls,?Forms,?Dialogs,?StdCtrls,?ExtCtrls;?type?TForm1?=?class(TForm)?Button1:?TButton;?Button2:?TButton;?Button3:?TButton;?Timer1:?TTimer;?procedure?Button1Click(Sender:?TObject);?procedure?Button2Click(Sender:?TObject);?procedure?Button3Click(Sender:?TObject);?procedure?FormCreate(Sender:?TObject);?procedure?Timer1Timer(Sender:?TObject);?end;?var?Form1:?TForm1;?implementation?{$R?*.dfm}?var?hThread:?THandle;?{線程句柄}?num:?Integer;?????{全局變量,?用于記錄隨機數}?{線程入口函數}? function?MyThreadFun(p:?Pointer):?Integer;?stdcall;? begin?while?True?do?{假如線程不掛起,?這個循環將一直循環下去}?begin?num?:=?Random(100);?end;?Result?:=?0;? end;?{建立并掛起線程}? procedure?TForm1.Button1Click(Sender:?TObject);? var?ID:?DWORD;? begin?hThread?:=?CreateThread(nil,?0,?@MyThreadFun,?nil,?CREATE_SUSPENDED,?ID);?Button1.Enabled?:=?False;? end;?{喚醒并繼續線程}? procedure?TForm1.Button2Click(Sender:?TObject);? begin?ResumeThread(hThread);? end;?{掛起線程}? procedure?TForm1.Button3Click(Sender:?TObject);? begin?SuspendThread(hThread);? end;?procedure?TForm1.FormCreate(Sender:?TObject);? begin?Timer1.Interval?:=?100;? end;?procedure?TForm1.Timer1Timer(Sender:?TObject);? begin?Text?:=?IntToStr(num);? end;?end.

㈢、入口函數的參數

function?CreateThread(?lpThreadAttributes:?Pointer;?dwStackSize:?DWORD;?lpStartAddress:?TFNThreadStartRoutine;?lpParameter:?Pointer;??{入口函數的參數}?dwCreationFlags:?DWORD;?var?lpThreadId:?DWORD? ):?THandle;?stdcall;

線程入口函數的參數是個無類型指針(Pointer), 用它可以指定任何數據; 本例是把鼠標點擊窗體的坐標傳遞給線程的入口函數, 每次點擊窗體都會創建一個線程.

運行效果圖:
?

//上面演示的代碼? unit?Unit1;?interface?uses?Windows,?Messages,?SysUtils,?Variants,?Classes,?Graphics,?Controls,?Forms,?Dialogs;?type?TForm1?=?class(TForm)?procedure?FormMouseUp(Sender:?TObject;?Button:?TMouseButton;?Shift:?TShiftState;?X,?Y:?Integer);?end;?var?Form1:?TForm1;?implementation?{$R?*.dfm}?var?pt:?TPoint;?{這個坐標點將會已指針的方式傳遞給線程,?它應該是全局的}?function?MyThreadFun(p:?Pointer):?Integer;?stdcall;? var?i:?Integer;?pt2:?TPoint;???????{因為指針參數給的點隨時都在變,?需用線程的局部變量存起來}? begin?pt2?:=?PPoint(p)^;?{轉換}?for?i?:=?0?to?1000000?do?begin?with?Form1.Canvas?do?begin?Lock;?TextOut(pt2.X,?pt2.Y,?IntToStr(i));?Unlock;?end;?end;?Result?:=?0;? end;?procedure?TForm1.FormMouseUp(Sender:?TObject;?Button:?TMouseButton;?Shift:?TShiftState;?X,?Y:?Integer);? var?ID:?DWORD;? begin?pt?:=?Point(X,?Y);?CreateThread(nil,?0,?@MyThreadFun,?@pt,?0,?ID);?{下面這種寫法更好理解,?其實不必,?因為?PPoint?會自動轉換為?Pointer?的}?//CreateThread(nil,?0,?@MyThreadFun,?Pointer(@pt),?0,?ID);? end;?end.

這個例子還有不嚴謹的地方: 當一個線程 Lock 窗體的 Canvas 時, 其他線程在等待; 線程在等待時, 其中的計數也還在增加. 這也就是說: 現在并沒有去處理線程的同步; 同步是多線程中最重要的課題, 快到了.

另外有個小技巧: 線程函數的參數是個 32 位(4個字節)的指針, 僅就本例來講, 可以讓它的 "高16位" 和 "低16位" 分別攜帶 X 和 Y; 這樣就不需要哪個全局的 pt 變量了.
其實在 Windows 的消息中就是這樣傳遞坐標的, 在 Windows 的消息中一般高字節是 Y、低字節是 X; 咱們這么來吧, 這樣還可以使用給消息準備的一些方便的函數.

重寫本例代碼(當然運行效果和窗體文件都是一樣的):

unit?Unit1;?interface?uses?Windows,?Messages,?SysUtils,?Variants,?Classes,?Graphics,?Controls,?Forms,?Dialogs;?type?TForm1?=?class(TForm)?procedure?FormMouseUp(Sender:?TObject;?Button:?TMouseButton;?Shift:?TShiftState;?X,?Y:?Integer);?end;?var?Form1:?TForm1;?implementation?{$R?*.dfm}?function?MyThreadFun(p:?Pointer):?Integer;?stdcall;? var?i:?Integer;?x,y:?Word;? begin?x?:=?LoWord(Integer(p));?y?:=?HiWord(Integer(p));?{如果不使用?LoWord、HiWord?函數可以像下面這樣:?}?//x?:=?Integer(p);?//y?:=?Integer(p)?shr?16;?for?i?:=?0?to?1000000?do?begin?with?Form1.Canvas?do?begin?Lock;?TextOut(x,?y,?IntToStr(i));?Unlock;?end;?end;?Result?:=?0;? end;?procedure?TForm1.FormMouseUp(Sender:?TObject;?Button:?TMouseButton;?Shift:?TShiftState;?X,?Y:?Integer);? var?ID:?DWORD;?num:?Integer;? begin?num?:=?MakeLong(X,?Y);?{如果不使用?MekeLong、MakeWParam、MakeLParam、MakeResult?等函數,?可以像下面這樣:?}?//num?:=?Y?shl?16?+?X;?CreateThread(nil,?0,?@MyThreadFun,?Ptr(num),?0,?ID);?{上面的?Ptr?是專門將一個數字轉換為指針的函數,?當然也可以這樣:?}?//CreateThread(nil,?0,?@MyThreadFun,?Pointer(num),?0,?ID);? end;?end.

㈣、入口函數的指針

function?CreateThread(?lpThreadAttributes:?Pointer;?dwStackSize:?DWORD;?lpStartAddress:?TFNThreadStartRoutine;?{入口函數的指針}?lpParameter:?Pointer;??dwCreationFlags:?DWORD;?var?lpThreadId:?DWORD? ):?THandle;?stdcall;

到了入口函數了, 學到這個地方, 我查了一個入口函數的標準定義, 這個函數的標準返回值應該是 DWORD, 不過這函數在 Delphi 的 System 單元定義的是: TThreadFunc = function(Parameter: Pointer): Integer; 我以后會盡量使用 DWORD 做入口函數的返回值.

這個返回值有什么用呢?
等線程退出后, 我們用 GetExitCodeThread 函數獲取的退出碼就是這個返回值!

如果線程沒有退出, GetExitCodeThread 獲取的退出碼將是一個常量 STILL_ACTIVE (259); 這樣我們就可以通過退出碼來判斷線程是否已退出.

還有一個問題: 前面也提到過, 線程函數不能是某個類的方法! 假如我們非要線程去執行類中的一個方法能否實現呢?
盡管可以用 Addr(類名.方法名) 或 MethodAddress('published 區的方法名') 獲取類中方法的地址, 但都不能當做線程的入口函數, 原因可能是因為類中的方法的地址是在實例化為對象時動態分配的.
后來換了個思路, 其實很簡單: 在線程函數中再調用方法不就得了, 估計 TThread 也應該是這樣.

下面的例子就嘗試了用線程調用 TForm1 類中的方法, 并測試了退出碼的相關問題.
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unit?Unit1;?interface?uses?Windows,?Messages,?SysUtils,?Variants,?Classes,?Graphics,?Controls,?Forms,?Dialogs,?StdCtrls;?type?TForm1?=?class(TForm)?Button1:?TButton;?Button2:?TButton;?procedure?Button1Click(Sender:?TObject);?procedure?Button2Click(Sender:?TObject);?private?procedure?FormProc;?{準備給線程使用的方法}?end;?var?Form1:?TForm1;?implementation?{$R?*.dfm}?var?hThread:?THandle;?{線程入口函數}? function?MyThreadFun(p:?Pointer):?DWORD;?stdcall;? begin?Form1.FormProc;?{調用?TForm1?類的方法}?Result?:=?99;???{這個返回值將成為線程的退出代碼,?99?是我隨意給的數字}? end;?{TForm1?的方法,?本例中是給線程的入口函數調用的}? procedure?TForm1.FormProc;? var?i:?Integer;? begin?for?i?:=?0?to?200000?do?begin?with?Form1.Canvas?do?begin?Lock;?TextOut(10,?10,?IntToStr(i));?Unlock;?end;?end;? end;?{建立并執行線程}? procedure?TForm1.Button1Click(Sender:?TObject);? var?ID:?DWORD;? begin?hThread?:=?CreateThread(nil,?0,?@MyThreadFun,?nil,?0,?ID);? end;?{獲取線程的退出代碼,?并判斷線程是否退出}? procedure?TForm1.Button2Click(Sender:?TObject);? var?ExitCode:?DWORD;? begin?GetExitCodeThread(hThread,?ExitCode);?if?hThread?=?0?then?begin?Text?:=?'線程還未啟動';?Exit;?end;?if?ExitCode?=?STILL_ACTIVE?then?Text?:=?Format('線程退出代碼是:?%d,?表示線程還未退出',?[ExitCode])?else?Text?:=?Format('線程已退出,?退出代碼是:?%d',?[ExitCode]);? end;?end.

㈤、堆棧大小

function?CreateThread(?lpThreadAttributes:?Pointer;?dwStackSize:?DWORD;??{堆棧大小}?lpStartAddress:?TFNThreadStartRoutine;??lpParameter:?Pointer;??dwCreationFlags:?DWORD;?var?lpThreadId:?DWORD? ):?THandle;?stdcall;

CreateThread 的第二個參數是分配給線程的堆棧大小.
這首先這可以讓我們知道: 每個線程都有自己獨立的堆棧(也擁有自己的消息隊列).

什么是堆棧? 其實堆是堆、棧是棧, 有時 "棧" 也被叫做 "堆棧".
它們都是進程中的內存區域, 主要是存取方式不同(棧:先進后出; 堆:先進先出);
"棧"(或叫堆棧)適合存取臨時而輕便的變量, 主要用來儲存局部變量; 譬如 for i := 0 to 99 do 中的 i 就只能存于棧中, 你把一個全局的變量用于 for 循環計數是不可以的.

現在我們知道了線程有自己的 "棧", 并且在建立線程時可以分配棧的大小.

前面所有的例子中, 這個值都是 0, 這表示使用系統默認的大小, 默認和主線程棧的大小一樣, 如果不夠用會自動增長;
那主線程的棧有多大? 這個值是可以設定的: Project -> Options -> linker -> memory size(如圖)

棧是私有的但堆是公用的, 如果不同的線程都來使用一個全局變量有點亂套;
為解決這個問題 Delphi 為我們提供了一個類似 var 的 ThreadVar 關鍵字, 線程在使用 ThreadVar 聲明的全局變量時會在各自的棧中留一個副本, 這樣就解決了沖突. 不過還是盡量使用局部變量, 或者在繼承 TThread 時使用類的成員變量, 因為 ThreadVar 的效率不好, 據說比局部變量能慢 10 倍.

在下面的例子就測試了用 var 和 ThreadVar 定義變量的不同.
使用 var 效果圖:

使用 ThreadVar 效果圖:
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unit?Unit1;?interface?uses?Windows,?Messages,?SysUtils,?Variants,?Classes,?Graphics,?Controls,?Forms,?Dialogs,?StdCtrls;?type?TForm1?=?class(TForm)?Button1:?TButton;?procedure?Button1Click(Sender:?TObject);?end;?var?Form1:?TForm1;?implementation?{$R?*.dfm}?//var?num:?Integer;?????{全局變量}? threadvar?num:?Integer;?{支持多線程的全局變量}?function?MyThreadFun(p:?Pointer):?DWORD;?stdcall;? var?py:?Integer;? begin?py?:=?Integer(p);?while?True?do?begin?Inc(num);?with?Form1.Canvas?do?begin?Lock;?TextOut(20,?py,?IntToStr(num));?Unlock;?end;?Sleep(1000);?{然線程掛起?1?秒鐘再繼續}?end;? end;?procedure?TForm1.Button1Click(Sender:?TObject);? var?ID:?DWORD;? begin?{借入口函數的參數傳遞了一個坐標點中的?Y?值,?以讓各線程把結果輸出在不同位置}?CreateThread(nil,?0,?@MyThreadFun,?Ptr(20),?0,?ID);?CreateThread(nil,?0,?@MyThreadFun,?Ptr(40),?0,?ID);?CreateThread(nil,?0,?@MyThreadFun,?Ptr(60),?0,?ID);? end;?end.

㈥、安全設置

function?CreateThread(?lpThreadAttributes:?Pointer;?{安全設置}?dwStackSize:?DWORD;?lpStartAddress:?TFNThreadStartRoutine;??lpParameter:?Pointer;??dwCreationFlags:?DWORD;?var?lpThreadId:?DWORD? ):?THandle;?stdcall;

CreateThread 的第一個參數 lpThreadAttributes 是指向 TSecurityAttributes 結構的指針, 一般都是置為 nil, 這表示沒有訪問限制; 該結構的定義是:

//TSecurityAttributes(又名:?SECURITY_ATTRIBUTES、_SECURITY_ATTRIBUTES)? _SECURITY_ATTRIBUTES?=?record?nLength:?DWORD;????????????????{結構大小}?lpSecurityDescriptor:?Pointer;?{默認?nil;?這是另一個結構?TSecurityDescriptor?的指針}?bInheritHandle:?BOOL;??????????{默認?False,?表示不可繼承}? end;?//TSecurityDescriptor(又名:?SECURITY_DESCRIPTOR、_SECURITY_DESCRIPTOR)? _SECURITY_DESCRIPTOR?=?record?Revision:?Byte;?Sbz1:?Byte;?Control:?SECURITY_DESCRIPTOR_CONTROL;?Owner:?PSID;?Group:?PSID;?Sacl:?PACL;?Dacl:?PACL;? end;

夠復雜的, 但我們在多線程編程時不需要去設置它們, 大都是使用默認設置(也就是賦值為 nil).

我覺得有必要在此刻了解的是: 建立系統內核對象時一般都有這個屬性(TSecurityAttributes);
在接下來多線程的課題中要使用一些內核對象, 不如先盤點一下, 到時碰到這個屬性時給個 nil 即可, 不必再費神.

{建立事件}? function?CreateEvent(?lpEventAttributes:?PSecurityAttributes;?{!}?bManualReset:?BOOL;?bInitialState:?BOOL;?lpName:?PWideChar? ):?THandle;?stdcall;?{建立互斥}? function?CreateMutex(?lpMutexAttributes:?PSecurityAttributes;?{!}?bInitialOwner:?BOOL;?lpName:?PWideChar? ):?THandle;?stdcall;?{建立信號}? function?Createsemaphore(?lpSemaphoreAttributes:?PSecurityAttributes;?{!}?lInitialCount:?Longint;?lMaximumCount:?Longint;?lpName:?PWideChar? ):?THandle;?stdcall;?{建立等待計時器}? function?CreateWaitableTimer(?lpTimerAttributes:?PSecurityAttributes;?{!}?bManualReset:?BOOL;?lpTimerName:?PWideChar? ):?THandle;?stdcall;?

上面的四個系統內核對象(事件、互斥、信號、計時器)都是線程同步的手段, 從這也能看出處理線程同步的復雜性; 不過這還不是全部, Windows Vista 開始又增加了 Condition variables(條件變量)、Slim Reader-Writer Locks(讀寫鎖)等同步手段.

不過最簡單、最輕便(速度最快)的同步手段還是 CriticalSection(臨界區), 但它不屬于系統內核對象, 當然也就沒有句柄、沒有 TSecurityAttributes 這個安全屬性, 這也導致它不能跨進程使用; 不過寫多線程時一般不用跨進程, 所以 CriticalSection 應該是最常用的同步手段.

二、臨界區。
先看一段程序, 代碼文件:

unit?Unit1;?interface?uses?Windows,?Messages,?SysUtils,?Variants,?Classes,?Graphics,?Controls,?Forms,?Dialogs,?StdCtrls;?type?TForm1?=?class(TForm)?ListBox1:?TListBox;?Button1:?TButton;?procedure?FormCreate(Sender:?TObject);?procedure?Button1Click(Sender:?TObject);?end;?var?Form1:?TForm1;?implementation?{$R?*.dfm}?function?MyThreadFun(p:?Pointer):?DWORD;?stdcall;? var?i:?Integer;? begin?for?i?:=?0?to?99?do?Form1.ListBox1.Items.Add(IntToStr(i));?Result?:=?0;? end;?procedure?TForm1.Button1Click(Sender:?TObject);? var?ID:?DWORD;? begin?CreateThread(nil,?0,?@MyThreadFun,?nil,?0,?ID);?CreateThread(nil,?0,?@MyThreadFun,?nil,?0,?ID);?CreateThread(nil,?0,?@MyThreadFun,?nil,?0,?ID);? end;?procedure?TForm1.FormCreate(Sender:?TObject);? begin?ListBox1.Align?:=?alLeft;? end;?end.

在這段程序中, 有三個線程幾乎是同時建立, 向窗體中的 ListBox1 中寫數據, 最后寫出的結果是這樣的:

能不能讓它們別打架, 一個完了另一個再來? 這就要用到多線程的同步技術.
前面說過, 最簡單的同步手段就是 "臨界區".

先說這個 "同步"(Synchronize), 首先這個名字起的不好, 我們好像需要的是 "異步"; 其實異步也不準確...
管它叫什么名字呢, 它的目的就是保證不沖突、有次序、都發生.

"臨界區"(CriticalSection): 當把一段代碼放入一個臨界區, 線程執行到臨界區時就獨占了, 讓其他也要執行此代碼的線程先等等; 這和前面用的 Lock 和 UnLock 差不多; 使用格式如下:

var?CS:?TRTLCriticalSection;???{聲明一個?TRTLCriticalSection?結構類型變量;?它應該是全局的}? InitializeCriticalSection(CS);?{初始化}? EnterCriticalSection(CS);??????{開始:?輪到我了其他線程走開}? LeaveCriticalSection(CS);??????{結束:?其他線程可以來了}? DeleteCriticalSection(CS);?????{刪除:?注意不能過早刪除}?//也可用?TryEnterCriticalSection?替代?EnterCriticalSection.

用上臨界區, 重寫上面的代碼, 運行效果圖:
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//用臨界區重寫后的代碼文件:? unit?Unit1;?interface?uses?Windows,?Messages,?SysUtils,?Variants,?Classes,?Graphics,?Controls,?Forms,?Dialogs,?StdCtrls;?type?TForm1?=?class(TForm)?ListBox1:?TListBox;?Button1:?TButton;?procedure?FormCreate(Sender:?TObject);?procedure?FormDestroy(Sender:?TObject);?procedure?Button1Click(Sender:?TObject);?end;?var?Form1:?TForm1;?implementation?{$R?*.dfm}?var?CS:?TRTLCriticalSection;?function?MyThreadFun(p:?Pointer):?DWORD;?stdcall;? var?i:?Integer;? begin?EnterCriticalSection(CS);?for?i?:=?0?to?99?do?Form1.ListBox1.Items.Add(IntToStr(i));?LeaveCriticalSection(CS);?Result?:=?0;? end;?procedure?TForm1.Button1Click(Sender:?TObject);? var?ID:?DWORD;? begin?CreateThread(nil,?0,?@MyThreadFun,?nil,?0,?ID);?CreateThread(nil,?0,?@MyThreadFun,?nil,?0,?ID);?CreateThread(nil,?0,?@MyThreadFun,?nil,?0,?ID);? end;?procedure?TForm1.FormCreate(Sender:?TObject);? begin?ListBox1.Align?:=?alLeft;?InitializeCriticalSection(CS);? end;?procedure?TForm1.FormDestroy(Sender:?TObject);? begin?DeleteCriticalSection(CS);? end;?end.

Delphi 在 SyncObjs 單元給封裝了一個 TCriticalSection 類, 用法差不多, 代碼如下:

unit?Unit1;?interface?uses?Windows,?Messages,?SysUtils,?Variants,?Classes,?Graphics,?Controls,?Forms,?Dialogs,?StdCtrls;?type?TForm1?=?class(TForm)?ListBox1:?TListBox;?Button1:?TButton;?procedure?FormCreate(Sender:?TObject);?procedure?FormDestroy(Sender:?TObject);?procedure?Button1Click(Sender:?TObject);?end;?var?Form1:?TForm1;?implementation?{$R?*.dfm}?uses?SyncObjs;?var?CS:?TCriticalSection;?function?MyThreadFun(p:?Pointer):?DWORD;?stdcall;? var?i:?Integer;? begin?CS.Enter;?for?i?:=?0?to?99?do?Form1.ListBox1.Items.Add(IntToStr(i));?CS.Leave;?Result?:=?0;? end;?procedure?TForm1.Button1Click(Sender:?TObject);? var?ID:?DWORD;? begin?CreateThread(nil,?0,?@MyThreadFun,?nil,?0,?ID);?CreateThread(nil,?0,?@MyThreadFun,?nil,?0,?ID);?CreateThread(nil,?0,?@MyThreadFun,?nil,?0,?ID);? end;?procedure?TForm1.FormCreate(Sender:?TObject);? begin?ListBox1.Align?:=?alLeft;?CS?:=?TCriticalSection.Create;? end;?procedure?TForm1.FormDestroy(Sender:?TObject);? begin?CS.Free;? end;?end.

三、等待函數 WaitForSingleObject
一下子跳到等待函數 WaitForSingleObject, 是因為下面的 Mutex、Semaphore、Event、WaitableTimer 等同步手段都要使用這個函數; 不過等待函數可不止 WaitForSingleObject 它一個, 但它最簡單.

function?WaitForSingleObject(?hHandle:?THandle;??????{要等待的對象句柄}?dwMilliseconds:?DWORD??{等待的時間,?單位是毫秒}? ):?DWORD;?stdcall;???????{返回值如下:}?WAIT_OBJECT_0??{等著了,?本例中是:?等的那個進程終于結束了}? WAIT_TIMEOUT???{等過了點(你指定的時間),?也沒等著}? WAIT_ABANDONED?{好不容易等著了,?但人家還是不讓咱執行;?這一般是互斥對象}?//WaitForSingleObject?的第二個參數一般給常數值?INFINITE,?表示一直等下去,?死等.?

WaitForSingleObject 等待什么? 在多線程里就是等待另一個線程的結束, 快來執行自己的代碼; 不過它可以等待的對象可不止線程; 這里先來一個等待另一個進程結束的例子, 運行效果圖:
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//WaitForSingleObject的示例代碼文件:?unit?Unit1;?interface?uses?Windows,?Messages,?SysUtils,?Variants,?Classes,?Graphics,?Controls,?Forms,?Dialogs,?StdCtrls;?type?TForm1?=?class(TForm)?Button1:?TButton;?procedure?Button1Click(Sender:?TObject);?end;?var?Form1:?TForm1;?implementation?{$R?*.dfm}?var?hProcess:?THandle;?{進程句柄}?{等待一個指定句柄的進程什么時候結束}? function?MyThreadFun(p:?Pointer):?DWORD;?stdcall;? begin?if?WaitForSingleObject(hProcess,?INFINITE)?=?WAIT_OBJECT_0?then?Form1.Text?:=?Format('進程?%d?已關閉',?[hProcess]);?Result?:=?0;? end;?{啟動一個進程,?并建立新線程等待它的結束}? procedure?TForm1.Button1Click(Sender:?TObject);? var?pInfo:?TProcessInformation;?sInfo:?TStartupInfo;?Path:?array[0..MAX_PATH-1]?of?Char;?ThreadID:?DWORD;? begin?{先獲取記事本的路徑}?GetSystemDirectory(Path,?MAX_PATH);?StrCat(Path,?' otepad.exe');?{用?CreateProcess?打開記事本并獲取其進程句柄,?然后建立線程監視}?FillChar(sInfo,?SizeOf(sInfo),?0);?if?CreateProcess(Path,?nil,?nil,?nil,?False,?0,?nil,?nil,?sInfo,?pInfo)?then?begin?hProcess?:=?pInfo.hProcess;???????????????????????????{獲取進程句柄}?Text?:=?Format('進程?%d?已啟動',?[hProcess]);??CreateThread(nil,?0,?@MyThreadFun,?nil,?0,?ThreadID);?{建立線程監視}?end;? end;?end.