### Оптимизация синхронизации потоков в Delphi: чередование и ожидание

Delphi , Компоненты и Классы , Потоки

Введение

В многопоточных приложениях часто возникает необходимость синхронизации потоков для выполнения задач поочерёдно. Это может быть связано с различными сценариями, например, когда два потока выполняют чередующиеся действия или когда потоки должны ожидать завершения работы друг друга. В статье мы рассмотрим, как эффективно синхронизировать два потока в Delphi, минимизируя при этом затраты на процессор и время ожидания.

Проблема синхронизации

Автор вопроса столкнулся с проблемой синхронизации двух потоков таким образом, чтобы они выполнялись поочерёдно и ожидали друг друга, при этом стремясь к оптимальному сочетанию скорости и низкого использования процессора. Были рассмотрены три подхода:

1. Использование TMonitor с классическим паттерном ожидания и уведомления, что показало неэффективность из-за блокировок.
2. Использование событий Windows (SyncObjs.TEvent), которое также не показало хороших результатов.
3. Использование цикла ожидания с вызовом TThread.Yield, что было наиболее быстрым, но приводило к большому использованию процессора.
4. Использование TSpinWait, которое работало хорошо при быстром чередовании, но ухудшало производительность при длительном ожидании.

Подтверждённый ответ

Автор вопроса также предложил комбинацию использования событий и TSpinWait, что позволило достичь производительности, приближенной к реализации на основе фибров, при этом используя два ядра процессора вместо одного.

Альтернативный ответ

В качестве альтернативы автор предложил использовать два событийного флага (Thread1NotActive и Thread2NotActive), которые потоки будут устанавливать и ожидать, чтобы избежать гонки условий и минимизировать использование процессора.

Примеры кода

Ниже приведены примеры кода, демонстрирующие использование TMonitor и TSpinWait для синхронизации потоков в Delphi:

program PingPongThreads;

{$APPTYPE CONSOLE}

uses
  Classes,
  Diagnostics,
  SyncObjs,
  SysUtils;

type
  TPingPongThread = class(TThread)
  private
    fCount: Integer;
  protected
    procedure Execute; override;
    procedure Pong; virtual;
  public
    procedure Ping; virtual;
    property Count: Integer read fCount;
  end;

  // Другие типы и процедуры...

procedure TPingPongThread.Execute;
begin
  while not Terminated do
    Pong;
end;

procedure TMonitorThread.Ping;
begin
  inherited;
  TMonitor.Enter(Self);
  try
    if Suspended then
      Start
    else
    begin
      TMonitor.Pulse(Self);
      TMonitor.Wait(Self, INFINITE);
    end;
  finally
    TMonitor.Exit(Self);
  end;
end;

// ... другие процедуры и классы ...

procedure TSpinWaitThread.Ping;
var
  w: TSpinWait;
begin
  inherited;
  if Suspended then
    Start
  else
  begin
    fState := 3;
    w.Reset;
    while TInterlocked.CompareExchange(fState, 2, 1) <> 1 do
      w.SpinCycle;
  end;
end;

// ... другие примеры использования TSpinWait ...

constructor TSpinEvent.Create;
begin
  inherited Create(nil, False, False, '');
end;

procedure TSpinEvent.SetEvent;
begin
  fState := 1;
  inherited;
end;

procedure TSpinEvent.WaitFor;
var
  startCount: Cardinal;
begin
  startCount := TThread.GetTickCount;
  while TInterlocked.CompareExchange(fState, 0, 1) <> 1 do
  begin
    if (TThread.GetTickCount - startCount) >= YieldTimeout then // YieldTimeout = 10
      inherited WaitFor(INFINITE)
    else
      TThread.Yield;
  end;
end;

Заключение

Использование комбинации событий и TSpinWait может быть эффективным решением для синхронизации потоков в Delphi, особенно если необходимо минимизировать использование процессора и время ожидания. Однако важно учитывать конкретные требования и условия работы приложения, чтобы выбрать наиболее подходящий подход.

Дополнительные рекомендации

• Изучите возможности использования фибров, если это возможно для вашей платформы.
• Рассмотрите возможность использования событий Windows (TEvent) для синхронизации потоков.
• Проанализируйте, насколько полезной является работа потоков и как долго она длится по сравнению с временем чередования.

Эта статья представляет собой пересказ и анализ информации, предоставленной автором вопроса, с добавлением примеров кода и рекомендаций по оптимизации синхронизации потоков в Delphi.

Создано по материалам из источника по ссылке.

В статье рассматривается проблема эффективной синхронизации двух потоков в многопоточном приложении на языке Delphi, с целью оптимизации использования процессора и времени ожидания.

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 ::