### Устранение Расхождений в Многопоточных Программах на Delphi: Атомарные Операции vs Критические Секции ###

Delphi , Компоненты и Классы , Потоки

Устранение Расхождений в Многопоточных Программах на Delphi: Атомарные Операции vs Критические Секции

Вопрос многопоточности является одним из ключевых в разработке современных приложений, особенно в среде, такой как Delphi, где используется язык Object Pascal. Одной из распространенных проблем, с которой разработчики сталкиваются при работе с многопоточными программами, является проблема расхождений, или "data races", когда две или более потоки одновременно обращаются к одному и тому же ресурсу, что может привести к непредсказуемому поведению программы.

Пример проблемы:

Рассмотрим код, где используется глобальная переменная ThreadCount, предназначенная для подсчета активных потоков в программе. В конструкторе каждого потока происходит инкрементация ThreadCount, а в деструкторе — декрементация. Ожидается, что после завершения всех потоков, ThreadCount достигнет нуля, и программа сможет продолжить свою работу.

var
  ThreadCount : Integer; // Количество активных потоков
...
constructor TTiesUpsertThread.Create(const CmdStr: string);
begin
  inherited Create(False);
  Self.FreeOnTerminate := True;
  ...
  Inc(ThreadCount); // Увеличение счетчика активных потоков
end;

destructor TTiesUpsertThread.Destroy;
begin
  inherited Destroy;
  Dec(ThreadCount); // Уменьшение счетчика активных потоков
end;

...
// В конце основной программы:
while (ThreadCount > 0) do // Иногда цикл не заканчивается.
begin
  SpinWheels('.');
end;

Проблема заключается в том, что операции инкрементации и декрементации не являются атомарными, то есть не выполняются как единое целое действие. В результате, если два потока одновременно выполняют декрементацию, они могут прочитать одно и то же значение, увеличить его на единицу в своих регистрах, и записать обратно одинаковое значение, что приведет к потере одной операции декрементации.

Подтвержденное решение:

Использование атомарных операций, таких как InterlockedIncrement и InterlockedDecrement, позволяет избежать расхождений в многопоточных программах без использования критических секций, которые могут быть избыточны и замедлить выполнение программы. Эти операции гарантируют, что инкрементация или декрементация будет выполнена атомарно, даже в многопоточной среде.

constructor TTiesUpsertThread.Create(const CmdStr: string);
begin
  inherited Create(False);
  Self.FreeOnTerminate := True;
  ...
  InterlockedIncrement(ThreadCount); // Инкрементация счетчика активных потоков
end;

destructor TTiesUpsertThread.Destroy;
begin
  inherited Destroy;
  InterlockedDecrement(ThreadCount); // Декрементация счетчика активных потоков
end;

Альтернативный ответ:

Также можно рассмотреть использование механизмов синхронизации, таких как критических секций (TCriticalSection) или TMultiReadExclusiveWriteSynchronizer. Однако, следует помнить, что они могут быть не только более сложными в реализации, но и замедлять выполнение программы из-за дополнительных операций блокировки.

Заключение:

В многопоточных программах на Delphi важно понимать, что операции инкрементации и декрементации не являются атомарными по умолчанию, и для предотвращения расхождений необходимо использовать атомарные операции или механизмы синхронизации. Выбор между атомарными операциями и критическими секциями зависит от конкретных требований и условий выполнения программы.

Создано по материалам из источника по ссылке.

Описание контекста: Вопрос связан с устранением расхождений в многопоточных программах на Delphi, где рассматриваются атомарные операции и критическая секция как методы предотвращения одновременного доступа к ресурсам из разных потоков.

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 ::