Delphi中线程类TThread实现多线程编程1---构造、析构……
参考：http://www.cnblogs.com/rogee/archive/2010/09/20/1832053.html
Delphi中有一个线程类TThread是用来实现多线程编程的，这个绝大多数的Delphi书籍都有讲到，但是基本上都是对TThread类的几个成员作一简单介绍，再说明一个 Execute的实现和 Synchronize 的用法就完了。然而这并不是多线程编程的全部。
线程本质上是进程中一段并发运行的代码。一个进程至少有一个线程，即所谓的主线程。同时还可以有多个子线程。当一个进程中用到超过一个线程时，就是所谓的“多线程”
那么这个所谓的“一段代码”是如何定义的呢？其实就是一个函数或过程（对Delphi而言）
如果用Windows API来创建线程的话，是通过一个叫做 CreateThread的API函数来实现的，它的定义是
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HANDLE CreateThread( LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes, //线程属性（用于在NT下进行线程的安全属性设置，在9X下无效） DWORD dwStackSize, //堆栈大小 LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress, //起始地址 LPVOLD lpParameter, //参数 DWORD dwCreationFlags, //创建标志（用于设置线程创建时候的状态） LPDWORD lpThreadId //线程ID); |
最后返回线程 Handle。其中的起始地址就是线程函数的入口，直至线程函数结束，线程也就结束了
因为CreateThread的参数很多，而且是Windows API，所以在 C Runtime Library里面提供了一个通用的线程函数（理论上是可以在任何支持线程的OS中使用）:
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unsigned long_beginthread(void(_USERENTRY *__start)(void*), unsigned __stksize, void * __arg); |
Delphi也提供了一个相同功能的类似函数
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function BeginThread(SecurityAttributes: Pointer; StackSize: LongWord; ThreadFunc: TThreadFunc; Parameter: Pointer; CreationFlags: LongWord; var ThreadId: LongWord): Integer; |
这三个函数的功能是基本相同的，它们都是将线程函数中大代码放到一个独立的线程中执行。线程函数与一般函数最大的不同在于，线程函数一启动，这三个线程启动函数就返回了，主线程继续向下执行，而线程函数在一个独立的线程中执行，它要执行多久，什么时候返回，主线程是不管也不知道的。
正常情况下，线程函数返回之后，线程就终止了。但是也有其他方式：
Windows API:
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VOID ExitThread(DWORD dwExitCode); |
C Runtime Library:
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void _endthread(void); |
Delphi Runtime Library:
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procedure EndThread(ExitCode: Integer); |
为了记录一些必要的线程数据（状态/属性等），OS会为线程创建一个内部Object，如在Windows中那个Handle 便是这个内部Object的 Handle，所以在线程结束的时候还应该释放这个Object
虽然说用API 和 RTL（Runtime Library）已经可以很方便地进行多线程编程了，但是还是需要进行较多的细节处理，为此 Delphi在Classes单元中对线程做了一个较好的封装，这就是VCL的线程类： TThread
使用这个类也很简单，大多数的Delphi都有说，基本用法是：
1.先从TThread派生一个自己的线程类（因为TThread是一个抽象类，不能生成实例）
2.然后是Override抽象方法：Execute（这就是线程函数，也就是在线程中执行的代码部分）
3.如果需要用到可视VCL对象，还需要通过Synchronize过程进行
本文接下来要讨论的是TThread类是如何对线程进行封装的，也就是深入探究一下TThread类的实现。因为只有真正地了解它，才能更好的使用它
下面是Delphi 7 中TThread类的声明（本文只讨论 Windows平台下的实现，所以去掉了所有有关Linux平台部分的代码）
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TThread = classprivate 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类在Delphi的RTL里面算是比较简单的类，类成员也不多，类属性都很简单明白，本文将只对几个比较重要的类成员方法和唯一的事件：OnTerminate做详细分析
首先是构造函数
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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.CreateRssFmt(@SThreadCreateError,[SysErrorMessage(GetLastError)]);end; |
虽然这个构造函数没有多少代码，但是却可以算是最重要的一个成员，因为线程就是在这里被创建的。
在通过Inherited 调用TObject.Create之后，第一句就是调用一个过程：AddThread，其源码如下
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procedure AddThread;begin InterlockedIncrement(ThreadCount);end; |
同样有对应的RemoveThread
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procedure RemoveThread;begin InterlockedDecrement(ThreadCount);end; |
它们的功能很简单，就是通过增减一个全局变量来统计进程中的线程数。只是这里用于增减变量的并不是常用的Inc/Dec过程，而是用InterlockedIncrement/InterlockedDecrement这对过程。，它们实现的功能完全一样，都是对变量加一或减一。但是它们有一个最大的区别，那就是InterlockedIncrement/InterlockedDecrement是线程安全的。即它们在多线程下能保证执行结果的正确，而Inc/Dec不能。或者按操作系统理论中的术语来说，这是一对“原语”操作。以加一为例来说明二者实现细节上的不同：
一般而言，对内存数据加一的操作分解之后有三步：
1)从内存读出数据
2)数据加一
3)存入内存
现在假设在一个有两个线程的进程中用Inc进行加一操作，可能出现下面这种情况：
1)线程A从内存中读出数据（假设为3）
2)线程B也从内存中读出数据（也是3）
3)线程A对数据加一（现在是4）
4)线程B对数据加一（现在也是4）
5)线程A将数据存入内存（现在内存中的数据是4）
6)线程B也将数据存入内存（现在的内存中的数据还是4，但是两个线程都对它加了一，应该是5才对，所以这里出现了错误的结果
而用InterlockedIncrement过程则没有这个问题，因为所谓“原语”是一种不可中断的操作，即操作系统能保证在一个“原语”执行完毕之前不会进行线程切换。所以在上面的例子中，只有当线程A执行完并将数据存入到内存之后，线程B才可以开始从中取数并进行加一操作，这就保证了即使是在多线程情况下，结果一定会使正确的。
前面的那个例子也说明一种“线程访问冲突”的情况，这也是为什么线程之间需要“同步”（Synchronize），关于这个，在后面说到同步的时候还会再详细讨论
说到同步，有一个题外话：加拿大滑铁卢大学的教授李明曾就Synchronize一词在“线程同步”中被译作“同步”提出过异议，个人认为他说的其实很有道理。在中文中“同步”的意思是“同时发生”，而“线程同步”目的就是避免这种“同时发生”的事情。而在英文中，Synchronize的意思有两个：一个是传统意义上的同步（To occur at the same time），另一个是“协调一致”（To operate in unison）。在“线程同步”中的Synchronize一词应该是指后面一种意思，即“保证多个线程在访问同一数据时，保持协调一致，避免出错”。不过像这样译得不准的词在IT业还有很多，既然已经是约定俗成了，本文也将继续沿用，只是在这里说明一下，因为软件开发是一项细致的工作，该弄清楚的，绝不能含糊。
扯远了，回到TThread的构造函数上，接下来最重要的就是这句了
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FHandle:= BeginThread(nil, 0, @ThreadProc(Self), Create_SUSPENDED, FThreadID); |
这里就用到了前面所说的Delphi RTL函数BeginThread，它有很多参数，关键是第三、四两个参数。第三个参数就是前面说到的线程函数，即在线程中执行的代码部分。第四个参数则是传递给线程函数的参数，这里就是创建的线程对象（即Self）。其他的参数中，第五个是用于设置线程在创建之后即挂起，不立即执行（启动线程的工作实在 AfterConstruction中根据 CtreateSuspended标识来决定的），第六个是返回线程ID
现在来看 TThread的核心：线程函数ThreadProc。有意思的是这个线程类的核心却不是线程的成员，而是一个全局函数（因为BeginThread过程的参数约定只能用全局函数）。下面是它的代码
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fucntion 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; |
虽然这里也没有多少代码，但却是整个TThread中最重要的部分，因为这段代码是真正在线程中执行的代码。下面对代码做逐行说明：
首先判断线程类的Terminated 标识，如果未被标志位终止，则调用线程类的Execute方法执行线程代码，因为TThread是抽象类，Execute方法是抽象方法，所以本质上是执行派生类中的Execute代码。
所以说，Execute 就是线程类中的线程函数，所有在Execute 中的代码都需要被当做线程代码来考虑。如防止访问冲突等。如果Execute发生异常，则通过AcquireExceptionObject取得异常对象，并存入线程类的FFatalException成员中
最后是线程结束之前做的一些收尾工作。局部变量FreeThread记录了线程类的FreeOnTerminate属性的设置，然后将线程返回值设置为线程类的返回值属性的值。然后执行线程类的 DoTerminate方法
DoTerminate方法的代码如下
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procedure TThread.DoTerminate;begin if Assigned(FOnTerminate) then Synchronize(CallOnTerminate);end; |
很简单，就是通过Synchronize 来调用 CallOnTerminate 方法，而CallOnTerminate 方法的代码如下，就是简单地调用OnTerminate 事件：
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procedure TThread.CallOnTerminate;begin if Assigned(FOnTerminate) then FOnTerminate(Self);end; |
因为 OnTerminate事件是在 Synchronize 中执行的，所以本质上它并不是线程代码，而是主线程代码（具体见后面对Synchronize的分析）
执行完OnTerminate之后，将线程类的 FFinished标志设置为True。接下来执行SignalSyncEvent过程，其代码如下
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procedure SignalSyncEventbegin SetEvent(SyncEvent);end; |
也很简单，就是设置一下一个全局变量Event：SyncEvent，关于Event 的使用，本文将在后文详述，而SyncEvent 的用途将在 WaitFor过程中说明
然后根据 FreeThread中保存的FreeOnTerminate设置决定是否释放线程类，在线程类释放时，还有一些操作，详见下面的析构函数实现。
最后调用 EndThread 结束线程，返回线程返回值。至此，线程完全结束。
说完构造函数，再看析构函数
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destructor TThread.Destory;begin if (FThreadID <> 0) and not FFinished then begin Terminate; if FCreateSuspended then Resume; WaitFor; end; if FHandle <> 0 then CloseHandle(FHandle); inherited Destory; FFatalException.Free; RemoveThread;end; |
在线程对象被释放之前，首先要检查线程是否还在执行中，如果线程还在执行中（线程ID不为0，并且线程结束标志未设置），则调用Terminate 过程结束线程。Terminate 过程知识简单地设置线程类的 Terminated标志，如下面的代码：
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procedure TThread.Terminate;begin FTerminated:= True;end; |
所以线程仍然必须继续执行到正常结束之后才行，而不是立即终止线程，这一点要注意
在这里说一些题外话：很多人问过我，如何才能“立即”终止线程（当前是指用TThread 创建的线程）。结果当然是不行！终止线程的唯一的方法就是让Execute 方法执行完毕，所以一般来说，要让你的线程能尽快终止，必须在Execute 方法中在较短的时间内不断检查Terminated标志，以便能及时地退出。这是设计线程代码的一个很重要的原则！
当然如果你一定要能“立即”退出线程，那么TThread 类不是一个好的选择，因为如果用API强制终止线程的话，最终会导致TThread 线程对象不能被正确释放，在对象析构时出现 Access Violation。这种情况你只能使用API或者RTL函数来创建线程
如果线程结束处于启动挂起状态，则线程转入到运行状态，然后调用WaitFor进行等待，其功能就是等待到线程结束后才继续向下执行。关于WaitFor的实现，将放到后面说明。
线程结束后，关闭线程Handle（正常线程创建的情况下Handle都是存在的），释放操作系统创建的线程对象。
然后调用TObject.Destory 释放本对象，并释放已经捕获的异常对象，最后调用RemoveThread减少进程的线程数
其他关于 Suspend/Resume及线程优先级设置等方面，不是本文的重点，不再赘述。下面讨论的是本文的另两个重点：Synchronize和WaitFor。具体的见下一篇博客
