Delphi中的線程類?
?
轉(zhuǎn)貼于 華夏黑客同盟 http://www.77169.org
Delphi中有一個(gè)線程類TThread是用來實(shí)現(xiàn)多線程編程的，這個(gè)絕大多數(shù)Delphi書藉都有說到，但基本上都是對(duì)
TThread類的幾個(gè)成員作一簡(jiǎn)單介紹，再說明一下Execute的實(shí)現(xiàn)和Synchronize的用法就完了。然而這并不是多線程編
程的全部，我寫此文的目的在于對(duì)此作一個(gè)補(bǔ)充。
線程本質(zhì)上是進(jìn)程中一段并發(fā)運(yùn)行的代碼。一個(gè)進(jìn)程至少有一個(gè)線程，即所謂的主線程。同時(shí)還可以有多個(gè)子線程。
當(dāng)一個(gè)進(jìn)程中用到超過一個(gè)線程時(shí)，就是所謂的“多線程”。
那么這個(gè)所謂的“一段代碼”是如何定義的呢？其實(shí)就是一個(gè)函數(shù)或過程（對(duì)Delphi而言）。
如果用Windows API來創(chuàng)建線程的話，是通過一個(gè)叫做CreateThread的API函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的，它的定義為：
HANDLE CreateThread(
??? LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes,
??? DWORD dwStackSize,
??? LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress,
??? LPVOID lpParameter,
??? DWORD dwCreationFlags,
??? LPDWORD lpThreadId
);
其各參數(shù)如它們的名稱所說，分別是：線程屬性（用于在NT下進(jìn)行線程的安全屬性設(shè)置，在9X下無效），堆棧大小，
起始地址，參數(shù)，創(chuàng)建標(biāo)志（用于設(shè)置線程創(chuàng)建時(shí)的狀態(tài)），線程ID，最后返回線程Handle。其中的起始地址就是線
程函數(shù)的入口，直至線程函數(shù)結(jié)束，線程也就結(jié)束了。
因?yàn)镃reateThread參數(shù)很多，而且是Windows的API，所以在C Runtime Library里提供了一個(gè)通用的線程函數(shù)（理論上
可以在任何支持線程的OS中使用）：
unsigned long _beginthread(void (_USERENTRY *__start)(void *), unsigned __stksize, void *__arg);
Delphi也提供了一個(gè)相同功能的類似函數(shù)：
function BeginThread(
??? SecurityAttributes: Pointer;
??? StackSize: LongWord;
??? ThreadFunc: TThreadFunc;
??? Parameter: Pointer;
??? CreationFlags: LongWord;
??? var ThreadId: LongWord
): Integer;
?
這三個(gè)函數(shù)的功能是基本相同的，它們都是將線程函數(shù)中的代碼放到一個(gè)獨(dú)立的線程中執(zhí)行。線程函數(shù)與一般函數(shù)的
最大不同在于，線程函數(shù)一啟動(dòng)，這三個(gè)線程啟動(dòng)函數(shù)就返回了，主線程繼續(xù)向下執(zhí)行，而線程函數(shù)在一個(gè)獨(dú)立的線
程中執(zhí)行，它要執(zhí)行多久，什么時(shí)候返回，主線程是不管也不知道的。
正常情況下，線程函數(shù)返回后，線程就終止了。但也有其它方式：
Windows API：
VOID ExitThread( DWORD dwExitCode );
C Runtime Library：
void _endthread(void);
Delphi Runtime Library：
procedure EndThread(ExitCode: Integer);
為了記錄一些必要的線程數(shù)據(jù)（狀態(tài)/屬性等），OS會(huì)為線程創(chuàng)建一個(gè)內(nèi)部Object，如在Windows中那個(gè)Handle便是這
個(gè)內(nèi)部Object的Handle，所以在線程結(jié)束的時(shí)候還應(yīng)該釋放這個(gè)Object。
雖然說用API或RTL(Runtime Library)已經(jīng)可以很方便地進(jìn)行多線程編程了，但是還是需要進(jìn)行較多的細(xì)節(jié)處理，為此
Delphi在Classes單元中對(duì)線程作了一個(gè)較好的封裝，這就是VCL的線程類：TThread
使用這個(gè)類也很簡(jiǎn)單，大多數(shù)的Delphi書籍都有說，基本用法是：先從TThread派生一個(gè)自己的線程類（因?yàn)門Thread
是一個(gè)抽象類，不能生成實(shí)例），然后是Override抽象方法：Execute（這就是線程函數(shù)，也就是在線程中執(zhí)行的代碼
部分），如果需要用到可視VCL對(duì)象，還需要通過Synchronize過程進(jìn)行。關(guān)于之方面的具體細(xì)節(jié)，這里不再贅述，請(qǐng)
參考相關(guān)書籍。
本文接下來要討論的是TThread類是如何對(duì)線程進(jìn)行封裝的，也就是深入研究一下TThread類的實(shí)現(xiàn)。因?yàn)橹皇钦嬲?br />了解了它，才更好地使用它。
下面是DELPHI7中TThread類的聲明（本文只討論在Windows平臺(tái)下的實(shí)現(xiàn)，所以去掉了所有有關(guān)Linux平臺(tái)部分的代碼
）：
TThread = class
private
??? FHandle: THandle;
??? FThreadID: THandle;
??? FCreateSuspended: Boolean;
??? FTerminated: Boolean;
??? FSuspended: Boolean;
??? FFreeOnTerminate: Boolean;
??? FFinished: Boolean;
??? FReturnValue: Integer;
??? FOnTerminate: TNotifyEvent;
??? FSynchronize: TSynchronizeRecord;
??? FFatalException: TObject;
??? procedure CallOnTerminate;
??? class procedure Synchronize(ASyncRec: PSynchronizeRecord); overload;
??? function GetPriority: TThreadPriority;
??? procedure SetPriority(Value: TThreadPriority);
??? procedure SetSuspended(Value: Boolean);
protected
??? procedure CheckThreadError(ErrCode: Integer); overload;
??? procedure CheckThreadError(Success: Boolean); overload;
??? procedure DoTerminate; virtual;
??? procedure Execute; virtual; abstract;
??? procedure Synchronize(Method: TThreadMethod); overload;
??? property ReturnValue: Integer read FReturnValue write FReturnValue;
??? property Terminated: Boolean read FTerminated;
public
??? constructor Create(CreateSuspended: Boolean);
??? destructor Destroy; override;
??? procedure AfterConstruction; override;
??? procedure Resume;
??? procedure Suspend;
??? procedure Terminate;
??? function WaitFor: LongWord;
??? class procedure Synchronize(AThread: TThread; AMethod: TThreadMethod); overload;
??? class procedure StaticSynchronize(AThread: TThread; AMethod: TThreadMethod);
??? property FatalException: TObject read FFatalException;
??? property FreeOnTerminate: Boolean read FFreeOnTerminate write FFreeOnTerminate;
??? property Handle: THandle read FHandle;
??? property Priority: TThreadPriority read GetPriority write SetPriority;
??? property Suspended: Boolean read FSuspended write SetSuspended;
??? property ThreadID: THandle read FThreadID;
??? property OnTerminate: TNotifyEvent read FOnTerminate write FOnTerminate;
end;
TThread類在Delphi的RTL里算是比較簡(jiǎn)單的類，類成員也不多，類屬性都很簡(jiǎn)單明白，本文將只對(duì)幾個(gè)比較重要的類
成員方法和唯一的事件：OnTerminate作詳細(xì)分析。
首先就是構(gòu)造函數(shù)：
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;
雖然這個(gè)構(gòu)造函數(shù)沒有多少代碼，但卻可以算是最重要的一個(gè)成員，因?yàn)榫€程就是在這里被創(chuàng)建的。
在通過Inherited調(diào)用TObject.Create后，第一句就是調(diào)用一個(gè)過程：AddThread，其源碼如下：
procedure AddThread;
begin
??? InterlockedIncrement(ThreadCount);
end;
同樣有一個(gè)對(duì)應(yīng)的RemoveThread：
procedure RemoveThread;
begin
??? InterlockedDecrement(ThreadCount);
end;
它們的功能很簡(jiǎn)單，就是通過增減一個(gè)全局變量來統(tǒng)計(jì)進(jìn)程中的線程數(shù)。只是這里用于增減變量的并不是常用的
Inc/Dec過程，而是用了InterlockedIncrement/InterlockedDecrement這一對(duì)過程，它們實(shí)現(xiàn)的功能完全一樣，都是
對(duì)變量加一或減一。但它們有一個(gè)最大的區(qū)別，那就是InterlockedIncrement/InterlockedDecrement是線程安全的。
即它們?cè)诙嗑€程下能保證執(zhí)行結(jié)果正確，而Inc/Dec不能。或者按操作系統(tǒng)理論中的術(shù)語來說，這是一對(duì)“原語”操作。
以加一為例來說明二者實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)上的不同：
一般來說，對(duì)內(nèi)存數(shù)據(jù)加一的操作分解以后有三個(gè)步驟：
1、 從內(nèi)存中讀出數(shù)據(jù)
2、 數(shù)據(jù)加一
3、 存入內(nèi)存
現(xiàn)在假設(shè)在一個(gè)兩個(gè)線程的應(yīng)用中用Inc進(jìn)行加一操作可能出現(xiàn)的一種情況：
1、 線程A從內(nèi)存中讀出數(shù)據(jù)（假設(shè)為3）
2、 線程B從內(nèi)存中讀出數(shù)據(jù)（也是3）
3、 線程A對(duì)數(shù)據(jù)加一（現(xiàn)在是4）
4、 線程B對(duì)數(shù)據(jù)加一（現(xiàn)在也是4）
5、 線程A將數(shù)據(jù)存入內(nèi)存（現(xiàn)在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)是4）
6、 線程B也將數(shù)據(jù)存入內(nèi)存（現(xiàn)在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)還是4，但兩個(gè)線程都對(duì)它加了一，應(yīng)該是5才對(duì)，所以這里出現(xiàn)了
錯(cuò)誤的結(jié)果）
?
而用InterlockIncrement過程則沒有這個(gè)問題，因?yàn)樗^“原語”是一種不可中斷的操作，即操作系統(tǒng)能保證在一個(gè)
“原語”執(zhí)行完畢前不會(huì)進(jìn)行線程切換。所以在上面那個(gè)例子中，只有當(dāng)線程A執(zhí)行完將數(shù)據(jù)存入內(nèi)存后，線程B才可
以開始從中取數(shù)并進(jìn)行加一操作，這樣就保證了即使是在多線程情況下，結(jié)果也一定會(huì)是正確的。
前面那個(gè)例子也說明一種“線程訪問沖突”的情況，這也就是為什么線程之間需要“同步”（Synchronize），關(guān)于這
個(gè)，在后面說到同步時(shí)還會(huì)再詳細(xì)討論。
說到同步，有一個(gè)題外話：加拿大滑鐵盧大學(xué)的教授李明曾就Synchronize一詞在“線程同步”中被譯作“同步”提出
過異議，個(gè)人認(rèn)為他說的其實(shí)很有道理。在中文中“同步”的意思是“同時(shí)發(fā)生”，而“線程同步”目的就是避免這
種“同時(shí)發(fā)生”的事情。而在英文中，Synchronize的意思有兩個(gè)：一個(gè)是傳統(tǒng)意義上的同步（To occur at the same
time），另一個(gè)是“協(xié)調(diào)一致”（To operate in unison）。在“線程同步”中的Synchronize一詞應(yīng)該是指后面一種
意思，即“保證多個(gè)線程在訪問同一數(shù)據(jù)時(shí)，保持協(xié)調(diào)一致，避免出錯(cuò)”。不過像這樣譯得不準(zhǔn)的詞在IT業(yè)還有很多
，既然已經(jīng)是約定俗成了，本文也將繼續(xù)沿用，只是在這里說明一下，因?yàn)檐浖_發(fā)是一項(xiàng)細(xì)致的工作，該弄清楚的
，絕不能含糊。
扯遠(yuǎn)了，回到TThread的構(gòu)造函數(shù)上，接下來最重要就是這句了：
FHandle := BeginThread(nil, 0, @ThreadProc, Pointer(Self), CREATE_SUSPENDED, FThreadID);
這里就用到了前面說到的Delphi RTL函數(shù)BeginThread，它有很多參數(shù)，關(guān)鍵的是第三、四兩個(gè)參數(shù)。第三個(gè)參數(shù)就是
前面說到的線程函數(shù)，即在線程中執(zhí)行的代碼部分。第四個(gè)參數(shù)則是傳遞給線程函數(shù)的參數(shù)，在這里就是創(chuàng)建的線程
對(duì)象（即Self）。其它的參數(shù)中，第五個(gè)是用于設(shè)置線程在創(chuàng)建后即掛起，不立即執(zhí)行（啟動(dòng)線程的工作是在
AfterConstruction中根據(jù)CreateSuspended標(biāo)志來決定的），第六個(gè)是返回線程ID。
現(xiàn)在來看TThread的核心：線程函數(shù)ThreadProc。有意思的是這個(gè)線程類的核心卻不是線程的成員，而是一個(gè)全局函數(shù)
（因?yàn)锽eginThread過程的參數(shù)約定只能用全局函數(shù)）。下面是它的代碼：
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;
雖然也沒有多少代碼，但卻是整個(gè)TThread中最重要的部分，因?yàn)檫@段代碼是真正在線程中執(zhí)行的代碼。下面對(duì)代碼作
逐行說明：
首先判斷線程類的Terminated標(biāo)志，如果未被標(biāo)志為終止，則調(diào)用線程類的Execute方法執(zhí)行線程代碼，因?yàn)門Thread
是抽象類，Execute方法是抽象方法，所以本質(zhì)上是執(zhí)行派生類中的Execute代碼。
所以說，Execute就是線程類中的線程函數(shù)，所有在Execute中的代碼都需要當(dāng)作線程代碼來考慮，如防止訪問沖突等。
如果Execute發(fā)生異常，則通過AcquireExceptionObject取得異常對(duì)象，并存入線程類的FFatalException成員中。
最后是線程結(jié)束前做的一些收尾工作。局部變量FreeThread記錄了線程類的FreeOnTerminated屬性的設(shè)置，然后將線
程返回值設(shè)置為線程類的返回值屬性的值。然后執(zhí)行線程類的DoTerminate方法。
DoTerminate方法的代碼如下：
procedure TThread.DoTerminate;
begin
??? if Assigned(FOnTerminate) then Synchronize(CallOnTerminate);
end;
很簡(jiǎn)單，就是通過Synchronize來調(diào)用CallOnTerminate方法，而CallOnTerminate方法的代碼如下，就是簡(jiǎn)單地調(diào)用
OnTerminate事件：
procedure TThread.CallOnTerminate;
begin
??? if Assigned(FOnTerminate) then FOnTerminate(Self);
end;
因?yàn)镺nTerminate事件是在Synchronize中執(zhí)行的，所以本質(zhì)上它并不是線程代碼，而是主線程代碼（具體見后面對(duì)
Synchronize的分析）。
執(zhí)行完OnTerminate后，將線程類的FFinished標(biāo)志設(shè)置為True。接下來執(zhí)行SignalSyncEvent過程，其代碼如下：
procedure SignalSyncEvent;
begin
??? SetEvent(SyncEvent);
end;
也很簡(jiǎn)單，就是設(shè)置一下一個(gè)全局Event：SyncEvent，關(guān)于Event的使用，本文將在后文詳述，而SyncEvent的用途將
在WaitFor過程中說明。
然后根據(jù)FreeThread中保存的FreeOnTerminate設(shè)置決定是否釋放線程類，在線程類釋放時(shí)，還有一些些操作，詳見接
下來的析構(gòu)函數(shù)實(shí)現(xiàn)。
最后調(diào)用EndThread結(jié)束線程，返回線程返回值。至此，線程完全結(jié)束。
說完構(gòu)造函數(shù)，再來看析構(gòu)函數(shù)：
destructor TThread.Destroy;
begin
? if (FThreadID <> 0) and not FFinished then? begin
????? Terminate;
????? if FCreateSuspended then
????????? Resume;
????? WaitFor;
? end;
? if FHandle <> 0 then CloseHandle(FHandle);
? inherited Destroy;
? FFatalException.Free;
? RemoveThread;
end;
在線程對(duì)象被釋放前，首先要檢查線程是否還在執(zhí)行中，如果線程還在執(zhí)行中（線程ID不為0，并且線程結(jié)束標(biāo)志未設(shè)
置），則調(diào)用Terminate過程結(jié)束線程。Terminate過程只是簡(jiǎn)單地設(shè)置線程類的Terminated標(biāo)志，如下面的代碼：
procedure TThread.Terminate;
begin
??? FTerminated := True;
end;
所以線程仍然必須繼續(xù)執(zhí)行到正常結(jié)束后才行，而不是立即終止線程，這一點(diǎn)要注意。
在這里說一點(diǎn)題外話：很多人都問過我，如何才能“立即”終止線程（當(dāng)然是指用TThread創(chuàng)建的線程）。結(jié)果當(dāng)然是
不行！終止線程的唯一辦法就是讓Execute方法執(zhí)行完畢，所以一般來說，要讓你的線程能夠盡快終止，必須在
Execute方法中在較短的時(shí)間內(nèi)不斷地檢查Terminated標(biāo)志，以便能及時(shí)地退出。這是設(shè)計(jì)線程代碼的一個(gè)很重要的原
則！
當(dāng)然如果你一定要能“立即”退出線程，那么TThread類不是一個(gè)好的選擇，因?yàn)槿绻肁PI強(qiáng)制終止線程的話，最終
會(huì)導(dǎo)致TThread線程對(duì)象不能被正確釋放，在對(duì)象析構(gòu)時(shí)出現(xiàn)Access Violation。這種情況你只能用API或RTL函數(shù)來創(chuàng)
建線程。
如果線程處于啟動(dòng)掛起狀態(tài)，則將線程轉(zhuǎn)入運(yùn)行狀態(tài)，然后調(diào)用WaitFor進(jìn)行等待，其功能就是等待到線程結(jié)束后才繼
續(xù)向下執(zhí)行。關(guān)于WaitFor的實(shí)現(xiàn)，將放到后面說明。
線程結(jié)束后，關(guān)閉線程Handle（正常線程創(chuàng)建的情況下Handle都是存在的），釋放操作系統(tǒng)創(chuàng)建的線程對(duì)象。
然后調(diào)用TObject.Destroy釋放本對(duì)象，并釋放已經(jīng)捕獲的異常對(duì)象，最后調(diào)用RemoveThread減小進(jìn)程的線程數(shù)。
其它關(guān)于Suspend/Resume及線程優(yōu)先級(jí)設(shè)置等方面，不是本文的重點(diǎn)，不再贅述。下面要討論的是本文的另兩個(gè)重點(diǎn)
：Synchronize和WaitFor。
但是在介紹這兩個(gè)函數(shù)之前，需要先介紹另外兩個(gè)線程同步技術(shù)：事件和臨界區(qū)。
事件（Event）與Delphi中的事件有所不同。從本質(zhì)上說，Event其實(shí)相當(dāng)于一個(gè)全局的布爾變量。它有兩個(gè)賦值操作
：Set和Reset，相當(dāng)于把它設(shè)置為True或False。而檢查它的值是通過WaitFor操作進(jìn)行。對(duì)應(yīng)在Windows平臺(tái)上，是三
個(gè)API函數(shù)：SetEvent、ResetEvent、WaitForSingleObject（實(shí)現(xiàn)WaitFor功能的API還有幾個(gè)，這是最簡(jiǎn)單的一個(gè)）。
這三個(gè)都是原語，所以Event可以實(shí)現(xiàn)一般布爾變量不能實(shí)現(xiàn)的在多線程中的應(yīng)用。Set和Reset的功能前面已經(jīng)說過了
，現(xiàn)在來說一下WaitFor的功能：
WaitFor的功能是檢查Event的狀態(tài)是否是Set狀態(tài)（相當(dāng)于True），如果是則立即返回，如果不是，則等待它變?yōu)镾et
狀態(tài)，在等待期間，調(diào)用WaitFor的線程處于掛起狀態(tài)。另外WaitFor有一個(gè)參數(shù)用于超時(shí)設(shè)置，如果此參數(shù)為0，則不
等待，立即返回Event的狀態(tài)，如果是INFINITE則無限等待，直到Set狀態(tài)發(fā)生，若是一個(gè)有限的數(shù)值，則等待相應(yīng)的
毫秒數(shù)后返回Event的狀態(tài)。
當(dāng)Event從Reset狀態(tài)向Set狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)，喚醒其它由于WaitFor這個(gè)Event而掛起的線程，這就是它為什么叫Event的原
因。所謂“事件”就是指“狀態(tài)的轉(zhuǎn)換”。通過Event可以在線程間傳遞這種“狀態(tài)轉(zhuǎn)換”信息。
當(dāng)然用一個(gè)受保護(hù)（見下面的臨界區(qū)介紹）的布爾變量也能實(shí)現(xiàn)類似的功能，只要用一個(gè)循環(huán)檢查此布爾值的代碼來
代替WaitFor即可。從功能上說完全沒有問題，但實(shí)際使用中就會(huì)發(fā)現(xiàn)，這樣的等待會(huì)占用大量的CPU資源，降低系統(tǒng)
性能，影響到別的線程的執(zhí)行速度，所以是不經(jīng)濟(jì)的，有的時(shí)候甚至可能會(huì)有問題。所以不建議這樣用。
臨界區(qū)（CriticalSection）則是一項(xiàng)共享數(shù)據(jù)訪問保護(hù)的技術(shù)。它其實(shí)也是相當(dāng)于一個(gè)全局的布爾變量。但對(duì)它的操
作有所不同，它只有兩個(gè)操作：Enter和Leave，同樣可以把它的兩個(gè)狀態(tài)當(dāng)作True和False，分別表示現(xiàn)在是否處于臨
界區(qū)中。這兩個(gè)操作也是原語，所以它可以用于在多線程應(yīng)用中保護(hù)共享數(shù)據(jù)，防止訪問沖突。
用臨界區(qū)保護(hù)共享數(shù)據(jù)的方法很簡(jiǎn)單：在每次要訪問共享數(shù)據(jù)之前調(diào)用Enter設(shè)置進(jìn)入臨界區(qū)標(biāo)志，然后再操作數(shù)據(jù)，
最后調(diào)用Leave離開臨界區(qū)。它的保護(hù)原理是這樣的：當(dāng)一個(gè)線程進(jìn)入臨界區(qū)后，如果此時(shí)另一個(gè)線程也要訪問這個(gè)數(shù)
據(jù)，則它會(huì)在調(diào)用Enter時(shí)，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)有線程進(jìn)入臨界區(qū)，然后此線程就會(huì)被掛起，等待當(dāng)前在臨界區(qū)的線程調(diào)用
Leave離開臨界區(qū)，當(dāng)另一個(gè)線程完成操作，調(diào)用Leave離開后，此線程就會(huì)被喚醒，并設(shè)置臨界區(qū)標(biāo)志，開始操作數(shù)
據(jù)，這樣就防止了訪問沖突。
以前面那個(gè)InterlockedIncrement為例，我們用CriticalSection（Windows API）來實(shí)現(xiàn)它：
Var
InterlockedCrit : TRTLCriticalSection;
Procedure InterlockedIncrement( var aValue : Integer );
Begin
??? EnterCriticalSection( InterlockedCrit );
??? Inc( aValue );
??? LeaveCriticalSection( InterlockedCrit );
End;
現(xiàn)在再來看前面那個(gè)例子：
1. 線程A進(jìn)入臨界區(qū)（假設(shè)數(shù)據(jù)為3）
2. 線程B進(jìn)入臨界區(qū)，因?yàn)锳已經(jīng)在臨界區(qū)中，所以B被掛起
3. 線程A對(duì)數(shù)據(jù)加一（現(xiàn)在是4）
4. 線程A離開臨界區(qū)，喚醒線程B（現(xiàn)在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)是4）
5. 線程B被喚醒，對(duì)數(shù)據(jù)加一（現(xiàn)在就是5了）
6. 線程B離開臨界區(qū)，現(xiàn)在的數(shù)據(jù)就是正確的了。
臨界區(qū)就是這樣保護(hù)共享數(shù)據(jù)的訪問。
關(guān)于臨界區(qū)的使用，有一點(diǎn)要注意：即數(shù)據(jù)訪問時(shí)的異常情況處理。因?yàn)槿绻跀?shù)據(jù)操作時(shí)發(fā)生異常，將導(dǎo)致Leave操
作沒有被執(zhí)行，結(jié)果將使本應(yīng)被喚醒的線程未被喚醒，可能造成程序的沒有響應(yīng)。所以一般來說，如下面這樣使用臨
界區(qū)才是正確的做法：
EnterCriticalSection
Try
// 操作臨界區(qū)數(shù)據(jù)
Finally
??? LeaveCriticalSection
End;
最后要說明的是，Event和CriticalSection都是操作系統(tǒng)資源，使用前都需要?jiǎng)?chuàng)建，使用完后也同樣需要釋放。如
TThread類用到的一個(gè)全局Event：SyncEvent和全局CriticalSection：TheadLock，都是在
InitThreadSynchronization和DoneThreadSynchronization中進(jìn)行創(chuàng)建和釋放的，而它們則是在Classes單元的
Initialization和Finalization中被調(diào)用的。
由于在TThread中都是用API來操作Event和CriticalSection的，所以前面都是以API為例，其實(shí)Delphi已經(jīng)提供了對(duì)它
們的封裝，在SyncObjs單元中，分別是TEvent類和TCriticalSection類。用法也與前面用API的方法相差無幾。因?yàn)?br />TEvent的構(gòu)造函數(shù)參數(shù)過多，為了簡(jiǎn)單起見，Delphi還提供了一個(gè)用默認(rèn)參數(shù)初始化的Event類：TSimpleEvent。
順便再介紹一下另一個(gè)用于線程同步的類：TMultiReadExclusiveWriteSynchronizer，它是在SysUtils單元中定義的
。據(jù)我所知，這是Delphi RTL中定義的最長(zhǎng)的一個(gè)類名，還好它有一個(gè)短的別名：TMREWSync。至于它的用處，我想光
看名字就可以知道了，我也就不多說了。
有了前面對(duì)Event和CriticalSection的準(zhǔn)備知識(shí)，可以正式開始討論Synchronize和WaitFor了。
我們知道，Synchronize是通過將部分代碼放到主線程中執(zhí)行來實(shí)現(xiàn)線程同步的，因?yàn)樵谝粋€(gè)進(jìn)程中，只有一個(gè)主線程
。先來看看Synchronize的實(shí)現(xiàn)：
procedure TThread.Synchronize(Method: TThreadMethod);
begin
??? FSynchronize.FThread := Self;
??? FSynchronize.FSynchronizeException := nil;
??? FSynchronize.FMethod := Method;
??? Synchronize(@FSynchronize);
end;
其中FSynchronize是一個(gè)記錄類型：
PSynchronizeRecord = ^TSynchronizeRecord;
TSynchronizeRecord = record
??? FThread: TObject;
??? FMethod: TThreadMethod;
??? FSynchronizeException: TObject;
end;
用于進(jìn)行線程和主線程之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，包括傳入線程類對(duì)象，同步方法及發(fā)生的異常。
在Synchronize中調(diào)用了它的一個(gè)重載版本，而且這個(gè)重載版本比較特別，它是一個(gè)“類方法”。所謂類方法，是一種
特殊的類成員方法，它的調(diào)用并不需要?jiǎng)?chuàng)建類實(shí)例，而是像構(gòu)造函數(shù)那樣，通過類名調(diào)用。之所以會(huì)用類方法來實(shí)現(xiàn)
它，是因?yàn)闉榱丝梢栽诰€程對(duì)象沒有創(chuàng)建時(shí)也能調(diào)用它。不過實(shí)際中是用它的另一個(gè)重載版本（也是類方法）和另一
個(gè)類方法StaticSynchronize。下面是這個(gè)Synchronize的代碼：
class procedure TThread.Synchronize(ASyncRec: PSynchronizeRecord);
var
??? SyncProc: TSyncProc;
begin
??? if GetCurrentThreadID = MainThreadID then
??????? ASyncRec.FMethod
??? else begin
??? SyncProc.Signal := CreateEvent(nil, True, False, nil);
??? try
??? EnterCriticalSection(ThreadLock);
??? try
??? if SyncList = nil then
??????? SyncList := TList.Create;
??????? SyncProc.SyncRec := ASyncRec;
??????? SyncList.Add(@SyncProc);
??????? SignalSyncEvent;
??????? if Assigned(WakeMainThread) then
??????????? WakeMainThread(SyncProc.SyncRec.FThread);
??????? LeaveCriticalSection(ThreadLock);
??????? try
??????????? WaitForSingleObject(SyncProc.Signal, INFINITE);
??????? finally
??????????? EnterCriticalSection(ThreadLock);
??????? end;
??????? finally
??????????? LeaveCriticalSection(ThreadLock);
??????? end;
??????? finally
??????????? CloseHandle(SyncProc.Signal);
??????? end;
??????? if Assigned(ASyncRec.FSynchronizeException) then
??????????? raise ASyncRec.FSynchronizeException;
??? end;
end;
這段代碼略多一些，不過也不算太復(fù)雜。
首先是判斷當(dāng)前線程是否是主線程，如果是，則簡(jiǎn)單地執(zhí)行同步方法后返回。
如果不是主線程，則準(zhǔn)備開始同步過程。
通過局部變量SyncProc記錄線程交換數(shù)據(jù)（參數(shù)）和一個(gè)Event Handle，其記錄結(jié)構(gòu)如下：
TSyncProc = record
SyncRec: PSynchronizeRecord;
Signal: THandle;
end;
然后創(chuàng)建一個(gè)Event，接著進(jìn)入臨界區(qū)（通過全局變量ThreadLock進(jìn)行，因?yàn)橥瑫r(shí)只能有一個(gè)線程進(jìn)入Synchronize狀
態(tài)，所以可以用全局變量記錄），然后就是把這個(gè)記錄數(shù)據(jù)存入SyncList這個(gè)列表中（如果這個(gè)列表不存在的話，則
創(chuàng)建它）。可見ThreadLock這個(gè)臨界區(qū)就是為了保護(hù)對(duì)SyncList的訪問，這一點(diǎn)在后面介紹CheckSynchronize時(shí)會(huì)再
次看到。
再接下就是調(diào)用SignalSyncEvent，其代碼在前面介紹TThread的構(gòu)造函數(shù)時(shí)已經(jīng)介紹過了，它的功能就是簡(jiǎn)單地將
SyncEvent作一個(gè)Set的操作。關(guān)于這個(gè)SyncEvent的用途，將在后面介紹WaitFor時(shí)再詳述。
接下來就是最主要的部分了：調(diào)用WakeMainThread事件進(jìn)行同步操作。WakeMainThread是一個(gè)TNotifyEvent類型的全
局事件。這里之所以要用事件進(jìn)行處理，是因?yàn)镾ynchronize方法本質(zhì)上是通過消息，將需要同步的過程放到主線程中
執(zhí)行，如果在一些沒有消息循環(huán)的應(yīng)用中（如Console或DLL）是無法使用的，所以要使用這個(gè)事件進(jìn)行處理。
而響應(yīng)這個(gè)事件的是Application對(duì)象，下面兩個(gè)方法分別用于設(shè)置和清空WakeMainThread事件的響應(yīng)（來自Forms單元）：
procedure TApplication.HookSynchronizeWakeup;
begin
??? Classes.WakeMainThread := WakeMainThread;
end;
procedure TApplication.UnhookSynchronizeWakeup;
begin
??? Classes.WakeMainThread := nil;
end;
上面兩個(gè)方法分別是在TApplication類的構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)中被調(diào)用。
這就是在Application對(duì)象中WakeMainThread事件響應(yīng)的代碼，消息就是在這里被發(fā)出的，它利用了一個(gè)空消息來實(shí)現(xiàn)：
procedure TApplication.WakeMainThread(Sender: TObject);
begin
??? PostMessage(Handle, WM_NULL, 0, 0);
end;
而這個(gè)消息的響應(yīng)也是在Application對(duì)象中，見下面的代碼（刪除無關(guān)的部分）：
procedure TApplication.WndProc(var Message: TMessage);
…
begin
??? try
??????? …
??????? with Message do
??????? case Msg of
??????? …
??????? WM_NULL:
??????? CheckSynchronize;
??????? …
??? except
??????? HandleException(Self);
??? end;
end;
其中的CheckSynchronize也是定義在Classes單元中的，由于它比較復(fù)雜，暫時(shí)不詳細(xì)說明，只要知道它是具體處理
Synchronize功能的部分就好，現(xiàn)在繼續(xù)分析Synchronize的代碼。
在執(zhí)行完WakeMainThread事件后，就退出臨界區(qū)，然后調(diào)用WaitForSingleObject開始等待在進(jìn)入臨界區(qū)前創(chuàng)建的那個(gè)
Event。這個(gè)Event的功能是等待這個(gè)同步方法的執(zhí)行結(jié)束，關(guān)于這點(diǎn)，在后面分析CheckSynchronize時(shí)會(huì)再說明。
注意在WaitForSingleObject之后又重新進(jìn)入臨界區(qū)，但沒有做任何事就退出了，似乎沒有意義，但這是必須的！
因?yàn)榕R界區(qū)的Enter和Leave必須嚴(yán)格的一一對(duì)應(yīng)。那么是否可以改成這樣呢：
if Assigned(WakeMainThread) then
??? WakeMainThread(SyncProc.SyncRec.FThread);
??? WaitForSingleObject(SyncProc.Signal, INFINITE);
??? finally
??????? LeaveCriticalSection(ThreadLock);
end;
上面的代碼和原來的代碼最大的區(qū)別在于把WaitForSingleObject也納入臨界區(qū)的限制中了。看上去沒什么影響，還使
代碼大大簡(jiǎn)化了，但真的可以嗎？
事實(shí)上是不行！
因?yàn)槲覀冎溃贓nter臨界區(qū)后，如果別的線程要再進(jìn)入，則會(huì)被掛起。而WaitFor方法則會(huì)掛起當(dāng)前線程，直到等
待別的線程SetEvent后才會(huì)被喚醒。如果改成上面那樣的代碼的話，如果那個(gè)SetEvent的線程也需要進(jìn)入臨界區(qū)的話
，死鎖（Deadlock）就發(fā)生了（關(guān)于死鎖的理論，請(qǐng)自行參考操作系統(tǒng)原理方面的資料）。
死鎖是線程同步中最需要注意的方面之一！
最后釋放開始時(shí)創(chuàng)建的Event，如果被同步的方法返回異常的話，還會(huì)在這里再次拋出異常。
回到前面CheckSynchronize，見下面的代碼：
function CheckSynchronize(Timeout: Integer = 0): Boolean;
var
???? SyncProc: PSyncProc;
???? LocalSyncList: TList;
begin
???? if GetCurrentThreadID <> MainThreadID then
????????? raise EThread.CreateResFmt(@SCheckSynchronizeError, [GetCurrentThreadID]);
???? if Timeout > 0 then
????????? WaitForSyncEvent(Timeout)
???? else
????????? ResetSyncEvent;
???? LocalSyncList := nil;
???? EnterCriticalSection(ThreadLock);
???? try
????????? Integer(LocalSyncList) := InterlockedExchange(Integer(SyncList), Integer(LocalSyncList));
????????? try
?????????????? Result := (LocalSyncList <> nil) and (LocalSyncList.Count > 0);
?????????????? if Result then begin
??????????????????? while LocalSyncList.Count > 0 do begin
???????????????????????? SyncProc := LocalSyncList[0];
???????????????????????? LocalSyncList.Delete(0);
???????????????????????? LeaveCriticalSection(ThreadLock);
???????????????????????? try
????????????????????????????? try
?????????????????????????????????? SyncProc.SyncRec.FMethod;
????????????????????????????? except
?????????????????????????????????? SyncProc.SyncRec.FSynchronizeException := AcquireExceptionObject;
????????????????????????????? end;
???????????????????????? finally
????????????????????????????? EnterCriticalSection(ThreadLock);
???????????????????????? end;
???????????????????????? SetEvent(SyncProc.signal);
??????????????????? end;
?????????????? end;
????????? finally
?????????????? LocalSyncList.Free;
????????? end;
???? finally
????????? LeaveCriticalSection(ThreadLock);
???? end;
end;
首先，這個(gè)方法必須在主線程中被調(diào)用（如前面通過消息傳遞到主線程），否則就拋出異常。
接下來調(diào)用ResetSyncEvent（它與前面SetSyncEvent對(duì)應(yīng)的，之所以不考慮WaitForSyncEvent的情況，是因?yàn)橹挥性?br />Linux版下才會(huì)調(diào)用帶參數(shù)的CheckSynchronize，Windows版下都是調(diào)用默認(rèn)參數(shù)0的CheckSynchronize）。
現(xiàn)在可以看出SyncList的用途了：它是用于記錄所有未被執(zhí)行的同步方法的。因?yàn)橹骶€程只有一個(gè)，而子線程可能有
很多個(gè)，當(dāng)多個(gè)子線程同時(shí)調(diào)用同步方法時(shí)，主線程可能一時(shí)無法處理，所以需要一個(gè)列表來記錄它們。
在這里用一個(gè)局部變量LocalSyncList來交換SyncList，這里用的也是一個(gè)原語：InterlockedExchange。同樣，這里
也是用臨界區(qū)將對(duì)SyncList的訪問保護(hù)起來。
只要LocalSyncList不為空，則通過一個(gè)循環(huán)來依次處理累積的所有同步方法調(diào)用。最后把處理完的LocalSyncList釋
放掉，退出臨界區(qū)。
再來看對(duì)同步方法的處理：首先是從列表中移出（取出并從列表中刪除）第一個(gè)同步方法調(diào)用數(shù)據(jù)。然后退出臨界區(qū)
（原因當(dāng)然也是為了防止死鎖）。
接著就是真正的調(diào)用同步方法了。
如果同步方法中出現(xiàn)異常，將被捕獲后存入同步方法數(shù)據(jù)記錄中。
重新進(jìn)入臨界區(qū)后，調(diào)用SetEvent通知調(diào)用線程，同步方法執(zhí)行完成了（詳見前面Synchronize中的
WaitForSingleObject調(diào)用）。
至此，整個(gè)Synchronize的實(shí)現(xiàn)介紹完成。
最后來說一下WaitFor，它的功能就是等待線程執(zhí)行結(jié)束。其代碼如下：
function TThread.WaitFor: LongWord;
var
??? H: array[0..1] of THandle;
??? WaitResult: Cardinal;
??? Msg: TMsg;
begin
??? H[0] := FHandle;
??? if GetCurrentThreadID = MainThreadID then? begin
??????? WaitResult := 0;
??????? H[1] := SyncEvent;
??????? repeat
??????????? { This prevents a potential deadlock if the background thread does a SendMessage to the foreground thread }
??????????? if WaitResult = WAIT_OBJECT_0 + 2 then
??????????????? PeekMessage(Msg, 0, 0, 0, PM_NOREMOVE);
??????????? WaitResult := MsgWaitForMultipleObjects(2, H, False, 1000, QS_SENDMESSAGE);
??????????? CheckThreadError(WaitResult <> WAIT_FAILED);
??????????? if WaitResult = WAIT_OBJECT_0 + 1 then
??????????????? CheckSynchronize;
??????? until WaitResult = WAIT_OBJECT_0;
??? end else
??????? WaitForSingleObject(H[0], INFINITE);
??? CheckThreadError(GetExitCodeThread(H[0], Result));
end;
如果不是在主線程中執(zhí)行WaitFor的話，很簡(jiǎn)單，只要調(diào)用WaitForSingleObject等待此線程的Handle為Signaled狀態(tài)
即可。
如果是在主線程中執(zhí)行WaitFor則比較麻煩。首先要在Handle數(shù)組中增加一個(gè)SyncEvent，然后循環(huán)等待，直到線程結(jié)
束（即MsgWaitForMultipleObjects返回WAIT_OBJECT_0，詳見MSDN中關(guān)于此API的說明）。
在循環(huán)等待中作如下處理：如果有消息發(fā)生，則通過PeekMessage取出此消息（但并不把它從消息循環(huán)中移除），然后
調(diào)用MsgWaitForMultipleObjects來等待線程Handle或SyncEvent出現(xiàn)Signaled狀態(tài)，同時(shí)監(jiān)聽消息（QS_SENDMESSAGE
參數(shù)，詳見MSDN中關(guān)于此API的說明）。可以把此API當(dāng)作一個(gè)可以同時(shí)等待多個(gè)Handle的WaitForSingleObject。如果
是SyncEvent被SetEvent（返回WAIT_OBJECT_0 + 1），則調(diào)用CheckSynchronize處理同步方法。
為什么在主線程中調(diào)用WaitFor必須用MsgWaitForMultipleObjects，而不能用WaitForSingleObject等待線程結(jié)束呢？
因?yàn)榉乐顾梨i。由于在線程函數(shù)Execute中可能調(diào)用Synchronize處理同步方法，而同步方法是在主線程中執(zhí)行的，如
果用WaitForSingleObject等待的話，則主線程在這里被掛起，同步方法無法執(zhí)行，導(dǎo)致線程也被掛起，于是發(fā)生死鎖。
而改用WaitForMultipleObjects則沒有這個(gè)問題。首先，它的第三個(gè)參數(shù)為False，表示只要線程Handle或SyncEvent
中只要有一個(gè)Signaled即可使主線程被喚醒，至于加上QS_SENDMESSAGE是因?yàn)镾ynchronize是通過消息傳到主線程來的
，所以還要防止消息被阻塞。這樣，當(dāng)線程中調(diào)用Synchronize時(shí)，主線程就會(huì)被喚醒并處理同步調(diào)用，在調(diào)用完成后
繼續(xù)進(jìn)入掛起等待狀態(tài)，直到線程結(jié)束。
至此，對(duì)線程類TThread的分析可以告一個(gè)段落了，對(duì)前面的分析作一個(gè)總結(jié)：
1、 線程類的線程必須按正常的方式結(jié)束，即Execute執(zhí)行結(jié)束，所以在其中的代碼中必須在適當(dāng)?shù)牡胤郊尤胱銐蚨?br />??? 的對(duì)Terminated標(biāo)志的判斷，并及時(shí)退出。如果必須要“立即”退出，則不能使用線程類，而要改用API或RTL函數(shù)。
2、 對(duì)可視VCL的訪問要放在Synchronize中，通過消息傳遞到主線程中，由主線程處理。
3、 線程共享數(shù)據(jù)的訪問應(yīng)該用臨界區(qū)進(jìn)行保護(hù)（當(dāng)然用Synchronize也行）。
4、 線程通信可以采用Event進(jìn)行（當(dāng)然也可以用Suspend/Resume）。
5、 當(dāng)在多線程應(yīng)用中使用多種線程同步方式時(shí)，一定要小心防止出現(xiàn)死鎖。
6、 等待線程結(jié)束要用WaitFor方法。