扩展Delphi的线程同步对象
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作者：于华
在编写多线程应用程序时，最重要的是控制好线程间的同步资源访问，以保证线程的安全运行。Win 32 API提供了一组同步对象，如：信号灯(Semaphore)、互斥（Mutex）、临界区（CriticalSection）和事件(Event)等，用来解决这个问题。
Delphi分别将事件对象和临界区对象封装为Tevent对象和TcritialSection对象，使得这两个对象的使用简单且方便。但是如果在Delphi程序中要使用信号灯或互斥等对象就必须借助于复杂的Win32 API函数，这对那些不熟悉Win32 API函数的编程人员来说很不方便。因此，笔者用Delphi构造了两个类,对信号灯和互斥对象进行了封装（分别为TSemaphore和TMutex），希望对广大Delphi编程人员有所帮助。
一、类的构造
我们先对Win32 API的信号灯对象和互斥对象进行抽象，构造一个父类THandleObjectEx，然后由这个父类派生出两个子类Tsemphore和Tmutex。
类的源代码如下：
unit SyncobjsEx;
interface
uses Windows,Messages,SysUtils,Classes,Syncobjs;
type
THandleObjectEx = class(THandleObject)
// THandleObjectEx为互斥类和信号灯类的父类
protected
FHandle: THandle;
FLastError: Integer;
public
destructor Destroy; override;
procedure Release;override;
function WaitFor(Timeout: DWORD): TWaitResult;
property LastError:Integer read FLastError;
property Handle: THandle read FHandle;
end;
TMutex = class(THandleObjectEx)//互斥类
public
constructor Create(MutexAttributes: PSecurityAttributes; InitialOwner: Boolean;const Name:string);
procedure Release; override;
end;
TSemaphore = class(THandleObjectEx)
//信号灯类
public
constructor Create(SemaphoreAttributes: PSecurityAttributes;InitialCount:Integer;MaximumCount: integer; const Name: string);
procedure Release(ReleaseCount: Integer=1;PreviousCount:Pointer=nil)；overload;
end;
implementation
{ THandleObjectEx }//父类的实现
destructor THandleObjectEx.Destroy;
begin
Windows.CloseHandle(FHandle);
inherited Destroy;
end;
procedure THandleObjectEx.Release;
begin
end;
function THandleObjectEx.WaitFor(Timeout: DWORD): TWaitResult;
//等待函数，参数为等待时间
begin
case WaitForSingleObject(Handle, Timeout) of
WAIT_ABANDONED: Result := wrAbandoned;
//无信号
WAIT_OBJECT_0: Result := wrSignaled;
//有信号
WAIT_TIMEOUT: Result := wrTimeout;//超时
WAIT_FAILED://失败
begin
Result := wrError;
FLastError := GetLastError;
end;
else
Result := wrError;
end;
end;
{ TSemaphore }//信号灯类的实现
constructor TSemaphore.Create(SemaphoreAttributes: PSecurityAttributes;
InitialCount, MaximumCount: integer; const Name: string);//信号灯类的构造函数
begin
FHandle := CreateSemaphore
(SemaphoreAttributes,InitialCount,
MaximumCount,PChar(Name));
//四个参数分别为：安全属性、初始信号灯计数、最大信号灯计数、信号灯名字
end;
procedure TSemaphore.Release(ReleaseCount: Integer=1; PreviousCount: Pointer=nil);
//信号灯类的Release方法，每执行一次按指定量增加信号灯计数
begin
Windows.ReleaseSemaphore(FHandle, ReleaseCount, PreviousCount);
end;
{ TMutex }//互斥类的实现
constructor TMutex.Create(MutexAttributes: PSecurityAttributes;
InitialOwner: Boolean; const Name: string);
//互斥类的构造函数
begin
FHandle := CreateMutex(MutexAttributes, InitialOwner, PChar(Name));
end;
procedure TMutex.Release;//互斥类的Release方法，用来释放对互斥对象的所有权
begin
Windows.ReleaseMutex(FHandle);
end;
end.
二、信号灯对象与互斥对象的使用
1. 信号灯对象
信号灯对象维持一个从0到指定最大值之间的数。在其计数大于0时是有信号的，而在其计数为0时是无信号的。信号灯对象可用来限制对共享资源进行访问的线程数量，例如应用程序可使用信号灯对象来限制它建立的窗口数量。
用类的Create方法来建立信号灯对象，在调用该方法时，可以指定对象的初始计数和最大计数。该方法有四个参数，依次为：安全属性、初始计数、最大计数和对象名字（以便别的进程的线程可打开指定名字的信号灯句柄）。如：
Semaphore := TSemaphore.Create(nil,10,10,'');
一般把信号灯的初始计数设置成最大值。每次当信号灯有信号并等待函数返回时，信号灯计数就会减1，而通过调用对象的Release方法可按指定量增加信号灯的计数（默认为加1）。计数值越小就表明访问共享资源的程序越多。如：“Semaphore.Release(3, nil);”，其中第一个参数为增加的信号灯数量，第二个参数为执行该方法之前的信号灯数量。信号灯用法举例：
if wrSignaled = Semaphore.WaitFor(10000) then//若信号灯是有信号的
begin
//打开另一个窗口
end
Semaphore.Release()
在线程建立窗口之前，它使用WaitFor函数确定信号灯的当前计数是否允许建立新的窗口，等待时间设为10秒。
2. 互斥对象
Mutex对象的状态在它不被任何线程拥有时是有信号的，而当它被拥有时则是无信号的。Mutex对象很适合用来协调多个线程对共享资源的互斥访问(mutually exclusive)。例如，有几个线程共享对数据库的访问时，线程可以使用Mutex对象，一次只允许一个线程向数据库写入。
用类的Create方法建立Mutex 对象，在建立Mutex 时，可以为对象起个名字，这样其他进程中的线程可以打开指定名字的Mutex对象句柄。例如：
Mutex := TMutex.Create(nil, False, '');
在完成对共享资源的访问后，可以调用Release方法来释放Mutex，以便让别的线程能访问共享资源。如果线程终止而不释放Mutex，则认为该Mutex被废弃。
互斥对象用法举例如下：
if wrSignaled = Mutex.WaitFor(10000) then//若获得互斥对象的拥有权
begin
try
//往数据库写入
finally
Mutex.Release;//释放对互斥对象的拥有权
end;
end;
上述类代码在Windows 98，Delphi 5.0下调试通过。
在编写多线程应用程序时，最重要的是控制好线程间的同步资源访问，以保证线程的安全运行。Win 32 API提供了一组同步对象，如：信号灯(Semaphore)、互斥（Mutex）、临界区（CriticalSection）和事件(Event)等，用来解决这个问题。
Delphi分别将事件对象和临界区对象封装为Tevent对象和TcritialSection对象，使得这两个对象的使用简单且方便。但是如果在Delphi程序中要使用信号灯或互斥等对象就必须借助于复杂的Win32 API函数，这对那些不熟悉Win32 API函数的编程人员来说很不方便。因此，笔者用Delphi构造了两个类,对信号灯和互斥对象进行了封装（分别为TSemaphore和TMutex），希望对广大Delphi编程人员有所帮助。
一、类的构造
我们先对Win32 API的信号灯对象和互斥对象进行抽象，构造一个父类THandleObjectEx，然后由这个父类派生出两个子类Tsemphore和Tmutex。
类的源代码如下：
unit SyncobjsEx;
interface
uses Windows,Messages,SysUtils,Classes,Syncobjs;
type
THandleObjectEx = class(THandleObject)
// THandleObjectEx为互斥类和信号灯类的父类
protected
FHandle: THandle;
FLastError: Integer;
public
destructor Destroy; override;
procedure Release;override;
function WaitFor(Timeout: DWORD): TWaitResult;
property LastError:Integer read FLastError;
property Handle: THandle read FHandle;
end;
TMutex = class(THandleObjectEx)//互斥类
public
constructor Create(MutexAttributes: PSecurityAttributes; InitialOwner: Boolean;const Name:string);
procedure Release; override;
end;
TSemaphore = class(THandleObjectEx)
//信号灯类
public
constructor Create(SemaphoreAttributes: PSecurityAttributes;InitialCount:Integer;MaximumCount: integer; const Name: string);
procedure Release(ReleaseCount: Integer=1;PreviousCount:Pointer=nil)；overload;
end;
implementation
{ THandleObjectEx }//父类的实现
destructor THandleObjectEx.Destroy;
begin
Windows.CloseHandle(FHandle);
inherited Destroy;
end;
procedure THandleObjectEx.Release;
begin
end;
function THandleObjectEx.WaitFor(Timeout: DWORD): TWaitResult;
//等待函数，参数为等待时间
begin
case WaitForSingleObject(Handle, Timeout) of
WAIT_ABANDONED: Result := wrAbandoned;
//无信号
WAIT_OBJECT_0: Result := wrSignaled;
//有信号
WAIT_TIMEOUT: Result := wrTimeout;//超时
WAIT_FAILED://失败
begin
Result := wrError;
FLastError := GetLastError;
end;
else
Result := wrError;
end;
end;
{ TSemaphore }//信号灯类的实现
constructor TSemaphore.Create(SemaphoreAttributes: PSecurityAttributes;
InitialCount, MaximumCount: integer; const Name: string);//信号灯类的构造函数
begin
FHandle := CreateSemaphore
(SemaphoreAttributes,InitialCount,
MaximumCount,PChar(Name));
//四个参数分别为：安全属性、初始信号灯计数、最大信号灯计数、信号灯名字
end;
procedure TSemaphore.Release(ReleaseCount: Integer=1; PreviousCount: Pointer=nil);
//信号灯类的Release方法，每执行一次按指定量增加信号灯计数
begin
Windows.ReleaseSemaphore(FHandle, ReleaseCount, PreviousCount);
end;
{ TMutex }//互斥类的实现
constructor TMutex.Create(MutexAttributes: PSecurityAttributes;
InitialOwner: Boolean; const Name: string);
//互斥类的构造函数
begin
FHandle := CreateMutex(MutexAttributes, InitialOwner, PChar(Name));
end;
procedure TMutex.Release;//互斥类的Release方法，用来释放对互斥对象的所有权
begin
Windows.ReleaseMutex(FHandle);
end;
end.
二、信号灯对象与互斥对象的使用
1. 信号灯对象
信号灯对象维持一个从0到指定最大值之间的数。在其计数大于0时是有信号的，而在其计数为0时是无信号的。信号灯对象可用来限制对共享资源进行访问的线程数量，例如应用程序可使用信号灯对象来限制它建立的窗口数量。
用类的Create方法来建立信号灯对象，在调用该方法时，可以指定对象的初始计数和最大计数。该方法有四个参数，依次为：安全属性、初始计数、最大计数和对象名字（以便别的进程的线程可打开指定名字的信号灯句柄）。如：
Semaphore := TSemaphore.Create(nil,10,10,'');
一般把信号灯的初始计数设置成最大值。每次当信号灯有信号并等待函数返回时，信号灯计数就会减1，而通过调用对象的Release方法可按指定量增加信号灯的计数（默认为加1）。计数值越小就表明访问共享资源的程序越多。如：“Semaphore.Release(3, nil);”，其中第一个参数为增加的信号灯数量，第二个参数为执行该方法之前的信号灯数量。信号灯用法举例：
if wrSignaled = Semaphore.WaitFor(10000) then//若信号灯是有信号的
begin
//打开另一个窗口
end
Semaphore.Release()
在线程建立窗口之前，它使用WaitFor函数确定信号灯的当前计数是否允许建立新的窗口，等待时间设为10秒。
2. 互斥对象
Mutex对象的状态在它不被任何线程拥有时是有信号的，而当它被拥有时则是无信号的。Mutex对象很适合用来协调多个线程对共享资源的互斥访问(mutually exclusive)。例如，有几个线程共享对数据库的访问时，线程可以使用Mutex对象，一次只允许一个线程向数据库写入。
用类的Create方法建立Mutex 对象，在建立Mutex 时，可以为对象起个名字，这样其他进程中的线程可以打开指定名字的Mutex对象句柄。例如：
Mutex := TMutex.Create(nil, False, '');
在完成对共享资源的访问后，可以调用Release方法来释放Mutex，以便让别的线程能访问共享资源。如果线程终止而不释放Mutex，则认为该Mutex被废弃。
互斥对象用法举例如下：
if wrSignaled = Mutex.WaitFor(10000) then//若获得互斥对象的拥有权
begin
try
//往数据库写入
finally
Mutex.Release;//释放对互斥对象的拥有权
end;
end;
上述类代码在Windows 98，Delphi 5.0下调试通过。
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