Робота з "потоками" в середовищі Delphi
Информация - Компьютеры, программирование
Другие материалы по предмету Компьютеры, программирование
Робота з потоками в середовищі Delphi
Працюючи з Delphi, потрібно мати на увазі: цей чудовий продукт не тільки спрощує розробку складних додатків, він використовує при цьому всі можливості операційної системи. Одна з можливостей, яку підтримує Delphi, це так звані потоки (threads) або нитки.
Потоки дозволяють в рамках однієї програми вирішувати декілька задач одночасно. З недавніх пір операційні системи для персональних компютерів зробили це можливим.
Операційна система (ОС) надає додатку деякий інтервал часу центрального процесора (ЦП) і в мить, коли додаток переходить до очікування повідомлень або звільняє процесор, операційна система передає управління іншій задачі. Тепер, коли компютери з більш ніж одним процесором різко впали в ціні, а операційна система Windows NT може використовувати наявність декількох процесорів, користувачі дійсно можуть запускати одночасно більше однієї задачі. Плануючи час центрального процесора, Windows 95 або Windows NT розподіляють його між потоками, а не між додатками. Щоб використовувати всі переваги, забезпечувані декількома процесорами в сучасних операційних системах, програміст повинен знати, як створювати потоки.
У цьому рефераті розглядаються наступні питання:
- що таке потоки;
- різниця між потоком і процесом;
- переваги потоків;
- клас TThread в Delphi;
- реалізація багатопотокового додатку;
- синхронізація потоків.
Визначення потоку досить просте: потоки це обєкти, одержуючі час процесора. Час процесора виділяється квантами (quantum, time slice). Квант часу це інтервал, що є у розпорядженні потоку доти. поки час не буде передано в розпорядження іншого потоку.
Кванти виділяються не програмам або процесам, а породженим ними потокам. Як мінімум, кожен процес має хоча б один (головний) потік, але сучасні операційні системи, починаючи з Windows 95 (для прихильників Borland Kylix і Linux також), дозволяють запустити в рамках процесу декілька потоків.
Найпростіший приклад їх використовування додатки з складу Microsoft Office. Наприклад, пакети Excel і Word задіють по декілька потоків. Word може одночасно коректувати граматику і друкувати, при цьому здійснюючи введення даних з клавіатури і миші; програма Excel здатна виконувати фонові обчислення і друкувати.
Примітка
Взнати число потоків, запущених додатком, в Windows NT, 2000 і ХР можна за допомогою утиліти Task Manager (Диспетчер задач). Для цього серед показників, що відображаються у вікні Processes, потрібно вибрати опцію Thread Count. Так, у момент написання цих рядків MS Word використовував 5 потоків, середовище Delphi 3.
Якщо задачі додатку можна розділити на різні підмножини: обробка подій, введення/ висновок, звязок і ін., то потоки можуть бути органічно вбудовані в програмне рішення. Якщо розробник може розділити велику задачу на декілька дрібних, це тільки підвищить переносимість коду і можливості його багатократного використовування.
Зробивши додаток багатопотоковим, програміст дістає додаткові можливості управління їм. Наприклад, через управління пріоритетами потоків. Якщо один з них пригальмовує додаток, займаючи дуже багато процесорний час, його пріоритет може бути знижений.
Інша важлива перевага упровадження потоків при зростанні навантаження на додаток можна збільшити кількість потоків і тим самим зняти проблему.
Потоки спрощують життя тим програмістам, які розробляють додатки в архітектурі клієнт/сервер. Коли потрібне обслуговування нового клієнта, сервер може запустити спеціально для цього окремий потік. Такі потоки прийнято називати симетричними потоками (symmetric threads) вони мають однакове призначення, виконують один і той же код і можуть розділяти одні і ті ж ресурси. Більш того, додатки, розраховані на серйозне навантаження, можуть підтримувати пул (pool) однотипних потоків. Оскільки створення потоку вимагає певного часу, для прискорення роботи бажано наперед мати потрібне число готових потоків і активізувати їх у міру підключення чергового клієнта.
Примітка
Такий підхід особливо характерний для Webсерверу Microsoft Internet Information Services і додатків, оброблювальних запити в його середовищі. Якщо ви створюєте додатки ISAPI на Delphi, то можете використовувати пулінг потоків, підключивши до проекту модуль ISAPIThreadPool.pas. Якщо ви хочете запозичити ідеї для інших цілей, ознайомтеся з вмістом цього модуля.
Асиметричні потоки (asymmetric threads) це потоки, вирішальні різні задачі і, як правило, не розділяючі сумісні ресурси. Необхідність в асиметричних потоках виникає:
- коли в програмі необхідні тривалі обчислення, при цьому необхідно зберегти нормальну реакцію на введення;
- коли потрібно обробляти асинхронне введення/ висновок з використанням різних пристроїв (Сом-порту, звукової карти, принтера і т.п.);
- коли ви хочете створити декілька вікон і одночасно обробляти введення в них.
Коли ми говоримо програма (application), то звичайно маємо на увазі поняття, в термінології операційної системи що позначається як процес. Процес складається з віртуальної памяті, виконуваного коду, потоків і даних. Процес може містити багато потоків, але обовязково містить, принаймні, один. Потік, як правило, має у власності мінімум ресурсів; він залежить від процесу, який і розпоряджається віртуальною памяттю, кодом, даними, файлами і іншими ресурсами ОС.
Чому ми використовуємо потоки замість процесі