Обеспечение Безопасности Чтения Переменных в VCL при Работе Многопоточных Программ на Delphi

Delphi , Компоненты и Классы , Потоки

Обеспечение безопасности чтения переменных в VCL при работе многопоточных программ на Delphi

При работе с многопоточными программами на Delphi важно учитывать вопросы синхронизации доступа к общим переменным, особенно когда эти переменные устанавливаются в VCL-событиях. Вопрос о том, безопасно ли чтение переменной, установленной в событии VCL другим потоком, является актуальным и требует особого внимания.

Проблема доступа к переменным из разных потоков

Когда пользователь кликает на VCL-компонент TCheckbox, основной поток устанавливает булеву переменную в состояние, соответствующее значению Checked компонента:

CheckboxState := CheckBox1.Checked;

В любой момент времени другой поток может читать значение этой переменной:

if CheckBoxState then
    // Действия, основанные на состоянии чекбокса

Разработчик утверждает, что пропуск изменения булевой переменной не имеет значения, так как поток проверяет её значение в цикле, выполняющем другие задачи. Следовательно, он рано или поздно увидит изменение состояния.

Вопрос состоит в том, является ли такое чтение безопасным? Или же необходимо использовать специальный код для синхронизации доступа к переменной? Достаточно ли для этого обернуть операции чтения и записи переменной в потоках с использованием CriticalSection или же это излишне?

Анализ безопасности чтения переменных

В контексте рассматриваемой проблемы важно понимать, что VCL-события не представляют собой ничего уникального. Проблема доступа к переменным актуальна для любых функций в любых двух потоках.

Подтвержденный ответ указывает на безопасность такого чтения по трем причинам:

1. Только один поток (основной) выполняет запись в переменную.
2. Переменная имеет размер одного байта, что исключает возможность чтения несоответствующих значений. Она будет прочитана либо как True, либо как False, и не может возникнуть проблема выравнивания с булевыми значениями в Delphi.
3. Компилятор Delphi не выполняет подробных проверок на фактическую запись в переменные и не оптимизирует код, если это не требуется. Переменные, не локальные для функции, всегда будут читаться, использование спецификатора volatile не требуется.

Тем не менее, если есть сомнения в безопасности, можно использовать целочисленную переменную вместо булевой и применять функцию InterlockedExchange() для записи в переменную. Это избыточно для данного случая, но полезно знать, так как для значений размера одной машинной слова может быть исключена необходимость в блокировках.

Также можно заменить булеву переменную на синхронизационный примитив, например, событие, и заставить поток блокироваться на нем. Это поможет избежать зацикливания потока.

Альтернативный ответ утверждает, что в случае свойства Checked операция чтения является атомарной, следовательно, безопасной. Это аналогично чтению и записи свойства TThread.Terminated, где простые операции чтения и записи для правильно выровненных байтов, слов и двойных слов являются атомарными. Это подтверждается документацией Intel.

Рекомендации по синхронизации доступа

Для обеспечения безопасности при работе с общими переменными в многопоточных программах на Delphi рекомендуется использовать механизмы синхронизации, такие как CriticalSection, Mutex, Semaphore, Event или другие примитивы синхронизации. Выбор конкретного механизма зависит от конкретной задачи и требований к производительности и надежности.

Заключение

При работе с многопоточными программами на Delphi важно понимать, что атомарность операций чтения и записи зависит от размера данных и выравнивания в памяти. Для небольших значений, таких как булевы переменные, обычно достаточно использовать атомарность операций на уровне процессора. Однако для более крупных значений или в случае сомнений в безопасности следует использовать специализированные функции синхронизации.

Создано по материалам из источника по ссылке.

Обеспечение безопасности чтения переменных в VCL при работе многопоточных программ на Delphi требует внимания к синхронизации доступа, особенно при использовании переменных, установленных в VCL-событиях.

Комментарии и вопросы

Получайте свежие новости и обновления по Object Pascal, Delphi и Lazarus прямо в свой смартфон. Подпишитесь на наш Telegram-канал delphi_kansoftware и будьте в курсе последних тенденций в разработке под Linux, Windows, Android и iOS

:: Главная :: Потоки ::