Дополнительные возможности потоков
Глава 17. Потоки........................................................................................................................ 402
17.1 Теория потоков. .............................................................................................................. 403
17.2 Простейший поток ......................................................................................................... 404
17.3 Дополнительные возможности потоков. ..................................................................... 408
17.4 Подробней о синхронизации......................................................................................... 409
перационная система Windows является многопоточной. Это значит, что она может выполнять несколько задач одновременно.
Почему я говорю именно задач, а не программ? Да потому что одна программа может состоять из нескольких независимых блоков кода, которые тоже могут выполняться одновременно. Каждый такой блок называется потоком.
Когда ты запускаешь новое приложение, то для него автоматически создаётся главный поток, в котором и будет выполняться код программы. Но это не значит, что ты ограничен этим потоком. В любой момент ты можешь создать дополнительные потоки, которые будут выполняться параллельно с главным.
Таким образом можно добиться многозадачности внутри самой программы.
17.1 Теория потоков.
говорю о потоках и ещё ни слова не сказал о том, зачем же нужно разделять программу на несколько потоков. Я часто в этой книге привожу примеры на основе таких программ, как Word и Excel и сейчас снова пример основанный
на работе этих программ. Когда ты запускаешь Word и набираешь текст, то встроенный модуль проверки орфографии автоматически следит за тем, что ты пишешь и подправляет орфографические ошибки. Теперь представь логику проверки. После нажатия кнопки, нужно отобразить на экране нужную букву, затем проверить ближайшие слова на изменения и проверить правильность их написания. После проверки слов, проверять всё предложение на наличие пропущенных запятых или других знаков.
На словах алгоритм описывается достаточно просто. Но попробуй представить себе тот большой труд, который надо проделать после каждого нажатия кнопки. Если бы алгоритм проверки орфографии действительно действовал бы так, то буквы появлялись бы на экране не чаще 1 в пару секунд.
К счастью, проверка орфографии работает отдельным процессом. Ты спокойно набираешь текст, а проверка идёт в отдельном потоке не мешая тебе работать с текстом. При этом практически незаметны задержки, и нет никаких неудобств.
Когда ты пишешь новую программу, то не надо пытаться засунуть все функции в отдельные потоки. Каждый поток накладывает на программу дополнительную сложность и неустойчивость, да и отлаживать потоки намного сложнее.
Какой код нужно помещать в отдельный поток? Вот некоторые пример:
1. 1. Если какие-то функции должны выполняться параллельно основному процессу, то тут деваться некуда и нужно обязательно помещать такие вещи в поток.
2. 2. Если какие-то расчёты идут достаточно долго, то многие считают, что их тоже нужно помещать в поток. Просто когда идут такие расчёты программа блокируется и невозможно нажать кнопку «Отмена» или что-нибудь подобное. Это неправильное утверждение. Поток тут абсолютно необязателен, потому что можно обойтись и без него. Достаточно внутри расчётов поставить вызов Application.ProcessMessages и в этом месте выполнение расчётов будет прерываться на некоторое время и программа будет обслуживать другие сообщения, пришедшие от пользователя. Таким образом получиться простой эффект многозадачности без использования потока.
3. 3. Код критичен к времени выполнения. Допустим, что твоя программа должна принимать какие-то данные по COM порту. Как только на порт пришли какие-то данные, они должны быть моментально обработаны с минимальной задержкой. Вот такие вещи желательно выносить в отдельный поток, потому что если в момент поступления данных программа занята большими расчётами, то данные могут оказаться необработанными.
Истинную многозадачность можно получить только на многопроцессорных системах, где каждый процессор выполняет свою задачу. В домашних компьютерах в основном ставиться только один процессор. Чтобы создать многозадачность на таких процессорах используют псевдомногозадачность. В этом виде один процессор выполняет сразу несколько задач благодаря быстрым переключениям между ними. Например, процессор может выполнять сразу десять задач, при этом каждой из них давать по 10 миллисекунд своего рабочего времени. В этом случае процессор будет через определённые промежутки времени переключаться между задачами и у пользователя будет создаваться впечатление, что они выполняются параллельно. Но это общий вид псевдомногозадачности, реально она реализована по другому.
В 32-х разрядных версиях Windows используется вытесняющая многозадачность (до этого была согласованная). В такой среде ОС разделяет процессорное время между разными приложениями и потоками на основе вытеснения. Разделение происходит в основном благодаря приоритету потока. У каждого потока есть приоритет, по которому определяется его важность. Чем выше приоритет, тем больше процессорного времени выделяется этому потоку. Потоки с одинаковым приоритетом будут получать одинаковое количество процессорного времени.
У дополнительных потоков приоритет выставляется такой же как и у главного потока программы, но ты его можешь увеличить или уменьшить. Чем выше приоритет потока, тем больше на него отводится процессорного времени.
Снова допустим, что твоя программа должна принимать какие-то данные по COM порту и сразу же их обрабатывать. Для этого создаём новый потоки в нём реализуем код получения и обработки данных. Теперь достаточно поднять приоритет потока, чтобы на него при необходимости выделялось больше процессорного времени и задача решена. Теперь, как только поступают на СОМ порт новые данные, поток сразу же обработает их, потому что с более высоким приоритетом он получит больше процессорного времени.
В этой книге потоки будут использоваться достаточно часто в главе о программировании звука. Там мы будем создавать отдельный поток, в котором будет выполняться воспроизведение или запись звука, при этом основная программа сможет работать без каких-либо ограничений.
17.2 Простейший поток
авай попробуем написать простейший поток и в процессе познакомимся с его возможностями и как всё реализовано. На практике этот материал усваиваеться
лучше, поэтому не будем больше тратить время на лишние разговоры и посмотрим на потоки в действии.
Создай новый проект. Поставь на форму компонент ТRichEdit из палитры Win32 и один компонент TLabel. Нам ещё понадобиться пару кнопок – одна для запуска потока, другая для его остановки. Посмотри на рисунок 17.2.1, где показана моя форма. У тебя должно получиться нечто похожее.
Теперь создадим модуль для потока. Для этого выбери пункт меню File->New->Other для открытия окна создания нового модуля (рисунок 17.2.2). найди в этом окне на закладке New пункт Thread Object. Выдели его и нажми кнопку "ОК". Появляется окошко, как на рисунке 17.2.3. В этом окне нужно указать имя создаваемого потока. Я назвал свой поток TCountObj. Нажимай «ОК» и Delphi создаст модуль-заготовку для нашего будущего потока.
Сохрани весь проект. Главную форму под именем Main, а поток под именем MyThread.
Теперь посмотрим на код созданного для потока модуля:
unit MyThread;
Interface
uses Classes;
Type
TCountObj = class(TThread)
Private
{ Private declarations }
protected
procedure Execute; override;
end;
Implementation
{ Important: Methods and properties of objects in VCL can only be used in a method called using Synchronize, for example,
}
Synchronize(UpdateCaption);
and UpdateCaption could look like,
procedure TCountObj.UpdateCaption;
begin
Form1.Caption := 'Updated in a thread'; end; }
{ TCountObj }
Procedure TCountObj.Execute; begin
{ Place thread code here } end;
End.
Это новый поток. У объекта есть только одна процедура Execute. В любых потоках эта процедура обязана быть переопределена, ив ней должен быть написан собственный код. Это связано с тем, что в объекте TThread, эта процедура объявлена как абстрактная (abstract) – пустая. Это значит, что процедуре дали имя, выделили место, но её код должен быть написан объектами потомками, т.е. нами.
Метод Execute – это и есть заготовка для кода потока. То, что мы напишем здесь будет выполняться параллельно основной задаче. Давай напишем здесь следующий код:
procedure TCountObj.Execute;