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我最近玩了一个演示INDY10 TCP/IP 服务器基本功能的开源项目,偶然发现了 INDY 的内部多任务实现及其与 VCL 组件的交互问题。由于 SO 中有许多关于该主题的不同主题,我决定制作一个简单的客户端-服务器应用程序并测试一些建议的解决方案和方法,至少是我理解正确的那些。下面我想总结和回顾一下之前在 SO 上建议的方法,如果可能的话,请听听您对该主题的专家意见。

问题:在基于 indy10 的客户端/服务器应用程序中封装 VCL 以实现线程安全使用。

开发环境描述:Delphi 版本:Delphi® XE2 版本 16.0 INDY 版本 10.5.8.0 OS Windows 7 (32Bit)

如文章中所述([VCL 线程安全吗?])(对不起,我没有足够的声誉来发布链接)当希望在多线程(多任务)中使用任何类型的 VCL 组件时应特别小心应用。VCL 不是线程安全的,但可以以线程安全的方式使用!如何和为什么通常取决于手头的应用程序,但可以尝试概括一下并提出某种通用方法来解决这个问题。首先,与INDY10 的情况一样,不需要显式地并行化他的代码,即创建和执行多个线程,以使VCL 暴露于死锁和数据相互依赖关系。

在每个 sclient-server 应用程序中,服务器必须能够同时处理多个请求,因此 INDY10 内部自然地实现了此功能。这意味着 INDY10 类集负责在内部管理程序的线程创建、执行和销毁过程。

我们的代码暴露于 INDY10 内部工作并因此可能发生线程冲突的最明显的地方是 IdTCPServerExecute(TIdTCPServer onExecute 事件)方法。

自然地,INDY10 提供了确保线程安全的程序流的类(包装器),但由于我没有设法获得关于它们的应用和用法的足够解释,我更喜欢定制的方法。

下面我总结了一种方法(建议的技术基于我在 SO How to use TIdThreadSafe class from Indy10中找到的先前评论)尝试(并且可能成功)处理此问题:

我在下面解决的问题是:如何使特定类“MyClass”ThreadSafe?

主要思想是创建一种封装“MyClass”的包装类,并将尝试按照先进先出原则访问它的线程排队。用于同步的底层对象是 [Windows 的关键部分对象。]。

在客户端-服务器应用程序的上下文中,“MyClass”将包含我们服务器的所有线程不安全功能,因此我们将尝试确保这些过程和功能不会由多个工作线程同时执行。这自然意味着我们的代码失去了并行性,但是由于该方法很简单而且看起来很简单,因此在某些情况下这可能是一种有用的方法。

包装类实现:

constructor TThreadSafeObject<T>.Create(originalObject: T);
begin
  tsObject := originalObject; // pass it already instantiated instance of MyClass
  tsCriticalSection:= TCriticalSection.Create; // Critical section Object
end;

destructor TThreadSafeObject<T>.Destroy();
begin
  FreeAndNil(tsObject);
  FreeAndNil(tsCriticalSection);
  inherited Destroy;

end;


function TThreadSafeObject<T>.Lock(): T;
begin
  tsCriticalSection.Enter;
  result:=tsObject;

end;

procedure TThreadSafeObject<T>.Unlock();
begin
  tsCriticalSection.Leave;
end;

procedure TThreadSafeObject<T>.FreeOwnership();
begin
  FreeAndNil(tsObject);
  FreeAndNil(tsCriticalSection);
end;

MyClass 定义:

MyClass = class

  public
    procedure drawRandomBitmap(abitmap: TBitmap); //Draw Random Lines on TCanvas
    function decToBin(i: LongInt): String; //convert decimal number to Bin. 
    procedure addLineToMemo(aLine: String; MemoFld: TMemo); // output message to TMemo
    function randomColor(): TColor; 
  end;

用法:

由于线程按顺序执行并等待具有关键部分当前所有权的线程完成(tsCriticalSection.Enter; 和 tsCriticalSection.Leave;),因此如果要管理该所有权中继,则需要一个唯一实例是合乎逻辑的TThreadSafeObject(可以考虑使用单例模式)。所以包括:

tsMyclass:= TThreadSafeObject<MyClass>.Create(MyClass.Create);

在 Form.Create 和

tsMyclass.Destroy;

在窗体中。关闭;这里 tsMyclass 是 MyClass 类型的全局变量。

用法:

关于 MyClass 的使用,请尝试以下操作:

with tsMyclass.Lock do
try
  addLineToMemo('MemoLine1', Memo1);
  addLineToMemo('MemoLine2', Memo1);
  addLineToMemo('MemoLine3', Memo1);
finally
  // release ownership
  tsMyclass.unlock;
end;

,其中 Memo1 是窗体上 TMemo 组件的一个实例。

有了这个,我们应该确保当 tsMyClass 被锁定时发生的任何事情一次只能由一个线程执行。然而,这种方法的一个明显缺点是,由于我只有一个 tsMyclass 实例,即使一个线程试图在 Canvas 上绘制,而另一个线程正在备忘录上写,第一个线程也必须等待第二个完成,只有这样它才能执行它的工作。

我的问题是:

  1. 上述建议的方法是否正确?我是否仍然没有竞争条件,或者我的代码中有一些“漏洞”,可能会发生数据冲突?
  2. 一般来说,如何测试他/她的应用程序的线程不安全性?

我想强调的是,上述做法绝不是我自己的做法。它基本上是对2中找到的解决方案的总结。尽管如此,我还是决定再次发帖,试图对该主题进行某种封闭,或者为建议的解决方案提供一种有效性证明。此外,正如他们所说,重复是所有知识之母。

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有了这个,我们应该确保当 tsMyClass 被锁定时发生的任何事情一次只能由一个线程执行。然而,这种方法的一个明显缺点是,由于我只有一个 tsMyclass 实例,即使一个线程试图在 Canvas 上绘制,而另一个线程正在备忘录上写,第一个线程将不得不等待第二个完成,只有这样它才能执行它的工作。

我在这里看到了一个大问题:VCL(表单、绘图等)存在于主线程中。即使您阻止并发线程访问,更新也需要在主线程的上下文中完成。这是您需要使用 Synhronize() 的部分,与锁 (Criticalsection) 的最大区别在于同步代码在主线程的上下文中运行。最终结果基本相同,您的线程代码被序列化,您首先失去了使用线程的优势。

于 2013-01-29T18:03:09.017 回答
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Locking on the whole object can be much too coarse.

Imagine cases where some properties or methods are independent of others. If the lock works on a "global" level, many operations will be blocked needlessly.

From Reduce lock granularity – Concurrency optimization

So, how can we reduce lock granularity? With a short answer, by asking for locks as less as possible. The basic idea is to use separate locks to guard multiple independent state variables of a class, instead of having only one lock in class scope.

于 2013-01-29T17:11:42.293 回答
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首先要做的事情是:您不需要为每个对象实现 LOCK,Delphi 已通过TMonitor该类为您完成了该操作:

TMonitor.Enter(WhateverObject);
try
  // Your code goes here.
finally TMonitor.Leave(WhateverObject);
end;

只要确保您WhateverObject在应用程序关闭时释放,否则您会遇到我在 QC 上打开的错误:http: //qc.embarcadero.com/wc/qcmain.aspx?d= 111795

其次,使应用程序多线程涉及更多。您不能只在Enter/调用之间包装每个Leave调用:您的“锁定”需要考虑对象的作用以及访问模式是什么。在 Enter/Leave 中包装调用只是确保在任何时候只有一个线程运行该方法,但竞争条件要复杂得多,并且可能来自对锁定方法的连续调用。即使每个方法都被锁定,并且在任何给定时间只有一个线程调用过这些方法,锁定对象的状态也可能由于其他线程的活动而发生变化。

这种代码在单线程应用程序中会很好,但是在切换到多线程时在方法级别锁定是不够的:

if List.IndexOf(Something) = -1 then
  List.Add(Something);
于 2013-01-29T17:16:03.673 回答