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第11章编写多线程应用程序

本章内容：

• 对线程的解释

• TThread对象

• 管理多线程

• 一个多线程的示范程序

• 多线程与数据库

• 多线程与图形处理

Wi n 3 2操作系统提供了在应用程序中执行多线程的能力。从 1 6位的Wi n d o w s 升级到Wi n 3 2的一个最

大受益便是：它允许多线程同时运行。这也是要升级到 3 2 位D e l p h i 的一个最主要的原因。本章提供了

程序中如何进行多线程编程的所有细节。

11.1 对线程的解释

如同在第3章“Win32 API”中所讨论过的，线程是一种操作系统对象，它表示在进程中代码的一

条执行路径。在每一个 Wi n 3 2 的应用程序中都至少有一个线程，它通常被称为主线程或默认线程。在

应用程序中也可以自由地创建别的线程去执行其他任务。

线程技术使不同的代码可以同时运行。当然，只有在多 C P U 的计算机上，多个线程才能够真正地

同时运行。然而，由于操作系统把 C P U的时间分成很短的片段分配给每个线程，这样给人的感觉好像

是多个线程真的同时运行。

提示线程不能也从来没有被16位的Windows支持。这就意味着，任何32 位版本的Delphi的

多线程程序代码都有无法在Delphi 1环境下编译。如果你在为这两个平台开发程序，请一定记

住这一点。

11.1.1 一种新型的多任务

线程的概念与1 6 位环境中的多任务有很大的不同。或许曾听人们这样讲： Wi n 3 2 是一种抢占式操

作系统，而Windows 3.1是一种协作式的多任务环境。

其关键区别在于：在抢占式多任务环境中，操作系统负责管理哪个线程在什么时候执行。如果当

线程1暂停执行时，线程 2才有机会获得C P U 时间，我们说线程 1是抢占的。如果某个线程的代码陷入

死循环，这并不可怕，操作系统仍会安排时间给其他线程。

在Windows 3.1下，程序员必须保证应用程序能够把控制权返还给 Wi n d o w s。如果这一步失败，将

导致整个操作环境锁死，或许你已经有过这样的痛苦经历。只要稍微想想便会明白， 1 6 位的Wi n d o w s

是如此脆弱，它依赖于应用程序的运行情况，并且不允许程序陷入死循环或无穷递归以及任何封闭状

态。这是因为所有的应用程序都必须协助Wi n d o w s 工作，这种工作类型被称为协作式多任务系统。

11.1.2 在Delphi程序中使用多线程

对一个Wi n d o w s 程序员来说，线程提供了非常大的好处。可以在应用程序中的任何地方创建多个

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附属线程，它们在后台进行各种类型的处理。例如：在一个电子表格程序中计算单元格，或是脱机打

印Wo r d文档。即使后台正在处理许多工作，也不会影响前台的用户界面。

大多数V C L 在被设计时，都只考虑了在任何时刻只有一个线程来访问它。其局限性尤其体现在

V C L 的用户界面部分。同时，一些非用户界面部分也不是线程安全的。

1. 非用户界面的V C L

实际上V C L只有很少的部分保证是线程安全的。可能在这很少的部分中，最让人注意的是 V C L的

属性流机制。V C L 的流机制确保了组件流能被多线程安全地读写。请记住即使最基础的 V C L 类(诸如

T L i s t )，也不是为安全地同时操作多个线程而设计的。对某些情况， V C L 提供了一些线程安全的替代，

比如，用TThreadList 来替代T L i s t可以解决多个线程操作的问题。

2. 用户界面的V C L

V C L 要求所有的用户界面控制要发生在一个应用程序的主线程的环境中 (线程安全的T C a n v a s 类除

外，本章后面就此将说明 )。当然，利用技术手段是可以有效地利用附属线程更新用户界面的 (后面将

会讨论)。本章的例子将介绍一些在D e l p h i程序中使用多线程的方法。

11.1.3 关于线程的滥用

好事太多也可能会是件坏事，线程正是这样。从程序设计的角度看，尽管线程能帮助我们解决一

些问题，但同时它又带来新的问题。例如，在编写一个集成开发环境时，也许想使编译器在一个专门

的线程中运行，这样才能使你在编译时照常做其他的工作。可问题是，如果正在编译时修改了一个文

件，会出现什么情况呢？为解决这个问题，你可以临时复制那个文件的副本，或者干脆禁止用户在编

译期间修改尚未编译的文件。这说明，线程可以解决一些问题，但同时也带来了其他问题。一个更为

严重的问题是多线程依赖于时间片，在多线程中的缺陷非常难以调试。同时，编写和实现线程安全的

代码也比较困难，程序员需要考虑很多的因素。

11.2 TThread 对象

D e l p h i把有关线程的A P I 封装在TThread 这个Object Pascal的对象中。虽然 T T h r e a d已经封装了几

乎所有与线程有关的A P I 。但在某些情况下，尤其在处理线程同步的问题时，仍需调用一些别的 A P I函

数。本节将介绍TThread 用法。

11.2.1 TThread基础

下面是T T h r e a d在C l a s s e s单元中的声明：

第11章编写多线程应用程序 3 0 5

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从声明中可以看出， T T h r e a d 是直接从 TO b j e c t 继

承下来的，因此，它不是组件。其中， E x e c u t e ( )是抽

象的，说明T T h r e a d类是抽象的。这意味着，不能创建

T T h r e a d的实例，而只能创建其派生类的实例。可以选

择D e l p h i的主菜单中的 File | New命令，然后在 N e w

I t e m s对话框中双击Thread Object。New Items对话框

如图11 - 1所示。

当双击Thread Object后，将出现一个对话框，它

会提示输入线程对象的名称。例如，输入T Te s t T h r e a d。

D e l p h i会自动创建一个包括新创建的线程对象的单元，

如下所示：

正如你看到的一样， T T h r e a d 的派生类中唯一必须覆盖的方法是 E x e c u t e ( ) 。假设你要在

T Te s t T h r e a d中进行复杂的计算，可以如下定义E x e c u t e ( )：

当然，本段代码只是为了演示一个长循环。本线程的唯一目的是解决长时间的计算工作。

3 0 6 第二部分高级技术

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图11-1 在New Items对话框

中的Thread Object项

为什么？

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现在，可以通过调用线程对象的C r e a t e ( )使上述代码执行。在下例中，看到在主窗体上有一个按钮，

单击此按钮就会调用C r e a t e ( ) ( 请注意，不要忘记在主窗体单元的 u s e s子句中包含T Te s t T h r e a d 单元，否

则会导致编译错误)。

如果运行此程序并单击按钮，上述的那个长循环就会执行，但同时，你会注意到仍然可以操纵窗

口，做各种其他操作。

注意当T T h r e a d的C r e a t e ( )被调用时，需要传递一个布尔型的参数C r e a t e S u s p e n d e d。如果把这

个参数设成F a l s e，那么当调用C r e a t e ( )后，E x c u t e ( )会被自动地调用，也就是自动地执行线程代

码。如果该参数设为Tr u e，则需要运行T T h r e a d 的R e s u m e ( )来唤醒线程。一般情况下，当你调

用C r e a t e ( )后，还会有一些其他的属性要求设置。所以，应当把C r e a t e S u s p e n d e d参数设为Tr u e，

因为在TThread已执行的情况下设置TThread的属性可能会引起麻烦。

再深入一点讲，在构造函数C r e a t e ( )中隐含调用了一个RT L例程B e g i n T h r e a d ( )，而它又调用

了一个A P I函数C r e a t e T h r e a d ( )来创建一个线程对象的实例。C r e a t e S u s p e n d e d参数表明是否传递

CREATE_ SUSPEDED标志给CreateThread()。

11.2.2 TThread实例

回到T Te s t T h r e a d 对象的E x c u t e ( ) ，我们注意到它声明了一个局部变量 i ，试想一下，当存在两个

T Te s t T h r e a d对象的实例时，i的值会怎么样呢？它会覆盖掉另一个实例的值吗？或者第一个实例具有优先

级？回答是否定的。因为Wi n 3 2会为每个线程都分配一个单独的栈。这意味着，当你创建了T Te s t T h r e a d

对象的多个实例后，在每个线程实例所在的栈里都有一份 i 的副本。因此，所有的线程都是独立地运行

的。

然而，上述内容并不适合于线程中的全局变量。在本章的 11 . 3节中我们将讨论此问题。

11.2.3 线程的终止

当线程对象的E x c u t e ( ) 执行完毕，我们就认为此线程终止了。这时，它会调用 D e l p h i的一个标准例

程 E n d T h r e a d ( )，这个例程再调用A P I 函数 E x i t T h r e a d ( )。由ExitThread() 来清除线程所占用的栈。

当结束使用T T h r e a d对象时，应该确保已经把这个 Object Pascal对象从内存中清除了。这才能确保

所有内存占有都释放掉。尽管在进程终止时会自动清除所有的线程对象，但及时清除已不再用的对象 ,

可以使内存的使用效率提高。利用将F r e e O n Te r m i n a t e的属性设为 Tr u e的方法来及时清除线程对象是最

方便的办法，这只需要在E x c u t e ( )退出前设置就行了。设置方法如下：

这样，当一个线程终止时，就会触发 O n Te r m i n a t e 事件，就有机会在事件处理过程内清除线程对

第11章编写多线程应用程序 3 0 7

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象了。

提示 OnTerminate事件是在主线程的环境中发生的。这意味着，在处理这个事件的处理过程中，

你可以不需要借助于Synchronize()而自由地访问VCL。

要记住Execute() 需要经常地检查Te r m i n a t e d属性的值，来确认是否要提前退出。尽管这将意味着

当使用线程工作时，你必须关心更多的事情，但它能确保在线程结束时，能够完成必要的清除。下面

是一段在E x e c u t e ( )增加处理操作的简单代码：

注意某些紧急情况下，你可以使用Win32 API函数Te r m i n a t e T h r e a d ( )来终止一个线程。但是，

除非没有别的办法了，否则不要用它。例如，当线程代码陷入死循环时。 Te r m i n a t e T h r e a d ( )的

声明如下：

function Te r m i n a t e T h r e a d ( h T h r e a d : T H a n d l e ; d w E x i t C o d e : D W O R D ) ;

T T h r e a d的H a n d l e属性可以作为第一个参数，因此，Te r m i n a t e T h r e a d ( )常这样调用：

Te r m i n a t e T h r e a d ( M y H o s e d T h r e a d . H a n d l e , 0 )

如果选择使用这个函数，应该考虑到它的负面影响。首先，此函数在 Windows NT与在

Windows 95/98下并不相同。在Windows 95/98 下，这个函数能够自动清除线程所占用的栈；而

在Windows NT下，在进程被终止前栈仍然保留。其次，无论线程代码中是否有 t r y. . . f i n a l l y块，

这个函数都会使线程立即停止执行。这意味着，被线程打开的文件没有被关闭、由线程申请的

内存没有被释放等情况。而且，这个函数在终止线程的时候也不通知D L L，当D L L关闭时，这

也容易出现问题。在第9章“动态链接库”中有关于这方面的更多内容。

11.2.4 与VCL同步

如同在前面多次提到的，对 V C L的访问只能在主线程中。这将意味着：所有需要与用户打交道的

代码都只能在主线程的环境中执行。这是其结构上明显的不足，并且这种需求看起来只局限在表面上，

但它实际上有一些优点。

1. 单线程用户界面的好处

首先，只有一个线程能够访问用户界面，这减少了编程的复杂性。 Wi n 3 2 要求每个创建窗口的线

程都要使用G e t M e s s a g e ( ) 建立自己的消息循环。正如你所想的，这样的程序将会非常难于调试，因为

消息的来源实在太多了。

其次，由于V C L 只用一个线程来访问它，那些用于把线程同步的代码就可以省略了，从而改善了

应用程序的性能。

2. Synchronize()方法

在T T h r e a d 中有一个方法叫 S y n c h r o n i z e ( ) ，通过它可以让线程的一些方法在主线程中执行。

S y n c h r o n i z e ( )的声明如下：

3 0 8 第二部分高级技术

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什么意思？？？

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