Использование потоков в Delphi для асинхронных вычислений с возвратом результатов по порядку

Delphi , Компоненты и Классы , Потоки

Вопрос о том, стоит ли использовать потоки для определенного типа вычислений, является актуальным для многих разработчиков, особенно тех, кто только начинает осваивать эту область. Потоки могут существенно ускорить выполнение программ, особенно если те требуют интенсивных вычислительных операций, которые не могут быть выполнены за заранее известное время. В контексте языка программирования Delphi и его подхода к многопоточности, важно понимать, как эффективно использовать потоки для асинхронных вычислений, особенно когда требуется возвращать результаты в определенном порядке.

Проблема

Разработчик, новый в вопросах потоков, сомневается в правильности выбора потоков для реализации программы, которая выполняет вычисления несколько раз с одинаковой логикой, но разными параметрами. Результатом вычислений является приближение к идеальному ответу, и время выполнения не может быть предсказано заранее, варьируясь от нескольких секунд до нескольких минут. Пользователь программы ожидает получения результатов в определенном порядке, и готов принять не идеальный ответ, как только он становится доступен. После получения результата, ему не интересен следующий более точный ответ для уже обработанных вычислений.

Решение

Использование потоков представляется рациональным решением. Это позволяет выполнять длительные вычислительные операции в фоновом режиме, тем самым обеспечивая отзывчивость пользовательского интерфейса. Для удовлетворения требования получения результатов в определенном порядке, необходимо предусмотреть механизм остановки потоков, которые больше не требуются, либо сигнализировать им о завершении.

Пример кода

unit ThreadUtils;

interface

uses
  Classes, SysUtils;

type
  TThreadResult = record
    Result: Double;
    IsDone: Boolean;
  end;

  TThreadWorker = class(TThread)
  protected
    FCalculation: TCalculation;
    FParams: TArray<Double>;
    FResult: TThreadResult;
    FStop: Boolean;
    procedure Execute; override;
  public
    constructor Create(ACalculation: TCalculation; const AParams: TArray<Double>);
    property Calculation: TCalculation read FCalculation;
    property Params: TArray<Double> read FParams;
    property Result: TThreadResult read FResult;
    property Stop: Boolean write FStop;
  end;

implementation

uses
  Windows;

constructor TThreadWorker.Create(ACalculation: TCalculation; const AParams: TArray<Double>);
begin
  inherited Create(True);
  FCalculation := ACalculation;
  FParams := AParams;
  FStop := False;
end;

procedure TThreadWorker.Execute;
var
  i: Integer;
begin
  inherited;
  for i := Low(FParams) to High(FParams) do
  begin
    FResult.Result := FCalculation(FParams[i]);
    FResult.IsDone := True;
    // Ждем, пока не будет запрошен останов
    while not FStop do
      Sleep(100);
    if FStop then
      Break;
  end;
  Synchronize(
    procedure
    begin
      // Синхронизация доступа к свойству
      FResult.IsDone := False;
    end
  );
end;

// В вашем главном модуле:
type
  TCalculation = function(Param: Double): Double;

var
  Calculation: TCalculation;
  Params: TArray<Double>;
  Workers: TArray<TThreadWorker>;
  Index: Integer;
  Results: TArray<TThreadResult>;
begin
  // Инициализация массива параметров и вычислений
  Params := [...];
  SetLength(Workers, Length(Params));
  for Index := Low(Workers) to High(Workers) do
    Workers[Index] := TThreadWorker.Create(Calculation, [Params[Index]]);
  // Запуск потоков
  for Index := Low(Workers) to High(Workers) do
    Workers[Index].Start;
  // Проверка результатов и останов потоков
  while Length(Results) < Length(Params) do
  begin
    for Index := Low(Workers) to High(Workers) do
    begin
      if Workers[Index].Result.IsDone then
      begin
        Results.Add(Workers[Index].Result);
        Workers[Index].Stop := True;
        Workers[Index].WaitFor;
        // Возможно, здесь стоит ваш код для обработки результатов
        // ...
      end;
      // Ожидание или выполнение других задач
      Sleep(100);
    end;
  end;
end;

Заключение

Использование потоков в Delphi для асинхронных вычислений позволяет не только улучшить отзывчивость пользовательского интерфейса, но и эффективно управлять выполнением нескольких вычислений одновременно, возвращая результаты в порядке их готовности. Это особенно важно для задач, где время выполнения вычислений не может быть предсказано, и пользователю необходим результат как можно скорее.

Важно: При работе с потоками необходимо учитывать вопросы синхронизации доступа к общим ресурсам, чтобы избежать возможных проблем с параллельным выполнением кода.

Создано по материалам из источника по ссылке.

Вопрос связан с применением потоков в Delphi для реализации асинхронных вычислений, где результаты должны возвращаться в порядке их готовности.

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 ::