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delphi 线程 CreateTread

原作者: [db:作者] 来自: [db:来源] 收藏 邀请


function CreateThread(
  lpThreadAttributes: Pointer;           {安全设置}
  dwStackSize: DWORD;                    {堆栈大小}
  lpStartAddress: TFNThreadStartRoutine; {入口函数}
  lpParameter: Pointer;                  {函数参数}
  dwCreationFlags: DWORD;                {启动选项}
  var lpThreadId: DWORD                  {输出线程 ID }
): THandle; stdcall;                     {返回线程句柄}

在 Windows 上建立一个线程, 离不开 CreateThread 函数;
TThread.Create 就是先调用了 BeginThread (Delphi 自定义的), BeginThread 又调用的 CreateThread.
既然有建立, 就该有释放, CreateThread 对应的释放函数是: ExitThread, 譬如下面代码: 



procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);
begin
  ExitThread(0); {此句即可退出当前程序, 但不建议这样使用}
end;




代码注释: 

当前程序是一个进程, 进程只是一个工作环境, 线程是工作者;

每个进程都会有一个启动线程(或叫主线程), 也就是说: 我们之前大量的编码都是写给这个主线程的;

上面的 ExitThread(0); 就是退出这个主线程;

系统不允许一个没有线程的进程存在, 所以程序就退出了.

另外: ExitThread 函数的参数是一个退出码, 这个退出码是给之后的其他函数用的, 这里随便给个无符号整数即可.


或许你会说: 这个 ExitThread 挺好用的; 其实不管是用 API 还是用 TThread 类写多线程, 我们很少用到它; 因为:

1、假如直接使用 API 的 CreateThread, 它执行完入口函数后会自动退出, 无需 ExitThread;

2、用 TThread 类建立的线程又绝不能使用 ExitThread 退出; 因为使用 TThread 建立线程时会同时分配更多资源(譬如你自定义的成员、还有它的祖先类(TObject)分配的资源等等), 如果用 ExitThread 给草草退出了, 这些资源将得不到释放而导致内存泄露. 尽管 Delphi 提供了 EndThread(其内部调用 ExitThread), 这也不需要我们手动操作(假如非要手动操作也是件很麻烦的事情, 因为很多时候你不知道线程是什么时候执行完毕的).




除了 CreateThread, 还有一个 CreateRemoteThread, 可在其他进程中建立线程, 这不应该是现在学习的重点;

现在先集中精力把 CreateThread 的参数搞彻底.


倒着来吧, 先谈谈 CreateThread 将要返回的 "线程句柄".


"句柄" 类似指针, 但通过指针可读写对象, 通过句柄只是使用对象;

有句柄的对象一般都是系统级别的对象(或叫内核对象); 之所以给我们的是句柄而不是指针, 目的只有一个: "安全"; 

貌似通过句柄能做很多事情, 但一般把句柄提交到某个函数(一般是系统函数)后, 我们也就到此为止很难了解更多了; 事实上是系统并不相信我们.


不管是指针还是句柄, 都不过是内存中的一小块数据(一般用结构描述), 微软并没有公开句柄的结构细节, 猜一下它应该包括: 真实的指针地址、访问权限设置、引用计数等等.


既然 CreateThread 可以返回一个句柄, 说明线程属于 "内核对象".

实际上不管线程属于哪个进程, 它们在系统的怀抱中是平等的; 在优先级(后面详谈)相同的情况下, 系统会在相同的时间间隔内来运行一下每个线程, 不过这个间隔很小很小, 以至于让我们误以为程序是在不间断地运行.


这时你应该有一个疑问: 系统在去执行其他线程的时候, 是怎么记住前一个线程的数据状态的?

有这样一个结构 TContext, 它基本上是一个 CPU 寄存器的集合, 线程是数据就是通过这个结构切换的, 我们也可以通过 GetThreadContext 函数读取寄存器看看.


附上这个结构 TContext(或叫: CONTEXT、_CONTEXT) 的定义:





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 的最后一个参数是 "线程的 ID";

既然可以返回句柄, 为什么还要输出这个 ID? 现在我知道的是:

1、线程的 ID 是唯一的; 而句柄可能不只一个, 譬如可以用 GetCurrentThread 获取一个伪句柄、可以用 DuplicateHandle 复制一个句柄等等.

2、ID 比句柄更轻便.


在主线程中 GetCurrentThreadId、MainThreadID、MainInstance 获取的都是主线程的 ID.





二：




CreateThread 的倒数第二个参数 dwCreationFlags(启动选项) 有两个可选值: 

0: 线程建立后立即执行入口函数;

CREATE_SUSPENDED: 线程建立后会挂起等待.


可用 ResumeThread 函数是恢复线程的运行; 可用 SuspendThread 再次挂起线程.

这两个函数的参数都是线程句柄, 返回值是执行前的挂起计数.


什么是挂起计数? 

SuspendThread 会给这个数 +1; ResumeThread 会给这个数 -1; 但这个数最小是 0.

当这个数 = 0 时, 线程会运行; > 0 时会挂起.

如果被 SuspendThread 多次, 同样需要 ResumeThread 多次才能恢复线程的运行.


在下面的例子中, 有新线程不断给一个全局变量赋随机值; 

同时窗体上的 Timer 控件每隔 1/10 秒就把这个变量写在窗体标题;

在这个过程中演示了 ResumeThread、SuspendThread 两个函数.


运行效果图:







代码文件:






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; {线程句柄}
  num: Integer;     {全局变量, 用于记录随机数}

{线程入口函数}
function MyThreadFun(p: Pointer): Integer; stdcall;
begin
  while True do {假如线程不挂起, 这个循环将一直循环下去}
  begin
    num := Random(100);
  end;
  Result := 0;
end;

{建立并挂起线程}
procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);
var
  ID: DWORD;
begin
  hThread := CreateThread(nil, 0, @MyThreadFun, nil, CREATE_SUSPENDED, ID);
  Button1.Enabled := False;
end;

{唤醒并继续线程}
procedure TForm1.Button2Click(Sender: TObject);
begin
  ResumeThread(hThread);
end;

{挂起线程}
procedure TForm1.Button3Click(Sender: TObject);
begin
  SuspendThread(hThread);
end;

{下面是窗体代码}
procedure TForm1.FormCreate(Sender: TObject);
begin
  Timer1.Interval := 100;
end;

procedure TForm1.Timer1Timer(Sender: TObject);
begin
  Text := IntToStr(num);
end;

end.





三：




线程入口函数的参数是个无类型指针(Pointer), 用它可以指定任何数据; 本例是把鼠标点击窗体的坐标传递给线程的入口函数, 每次点击窗体都会创建一个线程.


运行效果图:







代码文件:






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; {这个坐标点将会已指针的方式传递给线程, 它应该是全局的}

function MyThreadFun(p: Pointer): Integer; stdcall;
var
  i: Integer;
  pt2: TPoint;       {因为指针参数给的点随时都在变, 需用线程的局部变量存起来}
begin
  pt2 := PPoint(p)^; {转换}
  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);
  {下面这种写法更好理解, 其实不必, 因为 PPoint 会自动转换为 Pointer 的}
  //CreateThread(nil, 0, @MyThreadFun, Pointer(@pt), 0, ID);
end;

end.





窗体文件:






object Form1: TForm1
  Left = 0
  Top = 0
  Caption = 'Form1'
  ClientHeight = 128
  ClientWidth = 229
  Color = clBtnFace
  Font.Charset = DEFAULT_CHARSET
  Font.Color = clWindowText
  Font.Height = -11
  Font.Name = 'Tahoma'
  Font.Style = []
  OldCreateOrder = False
  OnMouseUp = FormMouseUp
  PixelsPerInch = 96
  TextHeight = 13
end





这个例子还有不严谨的地方: 当一个线程 Lock 窗体的 Canvas 时, 其他线程在等待; 线程在等待时, 其中的计数也还在增加. 这也就是说: 现在并没有去处理线程的同步; 同步是多线程中最重要的课题, 快到了.


另外有个小技巧: 线程函数的参数是个 32 位(4个字节)的指针, 仅就本例来讲, 可以让它的 "高16位" 和 "低16位" 分别携带 X 和 Y; 这样就不需要哪个全局的 pt 变量了.

其实在 Windows 的消息中就是这样传递坐标的, 在 Windows 的消息中一般高字节是 Y、低字节是 X; 咱们这么来吧, 这样还可以使用给消息准备的一些方便的函数.


重写本例代码(当然运行效果和窗体文件都是一样的):






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 函数可以像下面这样: }
  //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 等函数, 可以像下面这样: }
  //num := Y shl 16 + X;
  CreateThread(nil, 0, @MyThreadFun, Ptr(num), 0, ID);
  {上面的 Ptr 是专门将一个数字转换为指针的函数, 当然也可以这样: }
  //CreateThread(nil, 0, @MyThreadFun, Pointer(num), 0, ID);
end;

end.





四：




到了入口函数了, 学到这个地方, 我查了一个入口函数的标准定义, 这个函数的标准返回值应该是 DWORD, 不过这函数在 Delphi 的 System 单元定义的是: TThreadFunc = function(Parameter: Pointer): Integer; 我以后会尽量使用 DWORD 做入口函数的返回值.


这个返回值有什么用呢?

等线程退出后, 我们用 GetExitCodeThread 函数获取的退出码就是这个返回值!


如果线程没有退出, GetExitCodeThread 获取的退出码将是一个常量 STILL_ACTIVE (259); 这样我们就可以通过退出码来判断线程是否已退出.


还有一个问题: 前面也提到过, 线程函数不能是某个类的方法! 假如我们非要线程去执行类中的一个方法能否实现呢? 

尽管可以用 Addr(类名.方法名) 或 MethodAddress('published 区的方法名') 获取类中方法的地址, 但都不能当做线程的入口函数, 原因可能是因为类中的方法的地址是在实例化为对象时动态分配的.

后来换了个思路, 其实很简单: 在线程函数中再调用方法不就得了, 估计 TThread 也应该是这样.


下面的例子就尝试了用线程调用 TForm1 类中的方法, 并测试了退出码的相关问题.


本例效果图:







代码文件:






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; {准备给线程使用的方法}
  end;

var
  Form1: TForm1;

implementation

{$R *.dfm}

var
  hThread: THandle;

{线程入口函数}
function MyThreadFun(p: Pointer): DWORD; stdcall;
begin
  Form1.FormProc; {调用 TForm1 类的方法}
  Result := 99;   {这个返回值将成为线程的退出代码, 99 是我随意给的数字}
end;

{TForm1 的方法, 本例中是给线程的入口函数调用的}
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;

{建立并执行线程}
procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);
var
  ID: DWORD;
begin
  hThread := CreateThread(nil, 0, @MyThreadFun, nil, 0, ID);
end;

{获取线程的退出代码, 并判断线程是否退出}
procedure TForm1.Button2Click(Sender: TObject);
var
  ExitCode: DWORD;
begin
  GetExitCodeThread(hThread, ExitCode);

  if hThread = 0 then
  begin
    Text := '线程还未启动';
    Exit;
  end;

  if ExitCode = STILL_ACTIVE then
    Text := Format('线程退出代码是: %d, 表示线程还未退出', [ExitCode])
  else
    Text := Format('线程已退出, 退出代码是: %d', [ExitCode]);
end;

end.





五：




CreateThread 的第二个参数是分配给线程的堆栈大小.

这首先这可以让我们知道: 每个线程都有自己独立的堆栈(也拥有自己的消息队列).


什么是堆栈? 其实堆是堆、栈是栈, 有时 "栈" 也被叫做 "堆栈".

它们都是进程中的内存区域, 主要是存取方式不同(栈:先进后出; 堆:先进先出);

"栈"(或叫堆栈)适合存取临时而轻便的变量, 主要用来储存局部变量; 譬如 for i := 0 to 99 do 中的 i 就只能存于栈中, 你把一个全局的变量用于 for 循环计数是不可以的.


现在我们知道了线程有自己的 "栈", 并且在建立线程时可以分配栈的大小.


前面所有的例子中, 这个值都是 0, 这表示使用系统默认的大小, 默认和主线程栈的大小一样, 如果不够用会自动增长;

那主线程的栈有多大? 这个值是可以设定的: Project -> Options -> Delphi Compiler -> Linking(如图)







栈是私有的但堆是公用的, 如果不同的线程都来使用一个全局变量有点乱套; 

为解决这个问题 Delphi 为我们提供了一个类似 var 的 ThreadVar 关键字, 线程在使用 ThreadVar 声明的全局变量时会在各自的栈中留一个副本, 这样就解决了冲突. 不过还是尽量使用局部变量, 或者在继承 TThread 时使用类的成员变量, 因为 ThreadVar 的效率不好, 据说比局部变量能慢 10 倍.


在下面的例子就测试了用 var 和 ThreadVar 定义变量的不同.


使用 var 效果图:






使用 ThreadVar 效果图:






代码文件:






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 num: Integer;     {全局变量}
threadvar num: Integer; {支持多线程的全局变量}

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); {然线程挂起 1 秒钟再继续}
  end;
end;

procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);
var
  ID: DWORD;
begin
  {借入口函数的参数传递了一个坐标点中的 Y 值, 以让各线程把结果输出在不同位置}
  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.





六：




CreateThread 的第一个参数 lpThreadAttributes 是指向 TSecurityAttributes 结构的指针, 一般都是置为 nil, 这表示没有访问限制; 该结构的定义是:









//TSecurityAttributes(又名: SECURITY_ATTRIBUTES、_SECURITY_ATTRIBUTES)
_SECURITY_ATTRIBUTES = record
  nLength: DWORD;                {结构大小}
  lpSecurityDescriptor: Pointer; {默认 nil; 这是另一个结构 TSecurityDescriptor 的指针}
  bInheritHandle: BOOL;          {默认 False, 表示不可继承}
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;





够复杂的, 但我们在多线程编程时不需要去设置它们, 大都是使用默认设置(也就是赋值为 nil).


我觉得有必要在此刻了解的是: 建立系统内核对象时一般都有这个属性(TSecurityAttributes);

在接下来多线程的课题中要使用一些内核对象, 不如先盘点一下, 到时碰到这个属性时给个 nil 即可, 不必再费神.





{建立事件}
 
                       
                    
                    
 
                      





鲜花




握手




雷人




路过




鸡蛋







 
                    

                    
                     
                    
                    
 
                    
                  
                   
                  
                   
                  
                
                 
                
                
                
                 
                 
                

  
 
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