Проблема многопоточности в Windows Service с использованием Delphi и Pascal: ошибка в модуле SysUtils.EventCache

Delphi , Компоненты и Классы , Потоки

В данной статье мы рассмотрим проблему, с которой столкнулись разработчики при работе с многопоточными приложениями Windows Service, использующими технологии Delphi и Pascal. Проблема связана с использованием кэша событий (EventCache) в модуле SysUtils, что приводит к ошибкам в синхронизации потоков.

Описание проблемы

В многопоточном приложении Windows Service, использующем более 30 потоков, была обнаружена проблема, связанная с функцией NewWaitObj в модуле SysUtils.EventCache. Функция NewWaitObj предназначена для создания объекта ожидания, который используется в методах синхронизации TMonitor для ожидания сигнала события. Однако, в условиях многопоточности, функция NewWaitObj иногда возвращает NIL вместо ожидаемого объекта события, что приводит к сбою работы TMonitor.Wait. Это, в свою очередь, влияет на корректность работы различных источников синхронизации потоков во VCL и RTL, а также может вызвать различные побочные проблемы в многопоточных приложениях.

Пример кода, вызывающего проблему

function NewWaitObj: Pointer;
var
  EventItem: PEventItemHolder;
begin
  EventItem := Pop(EventCache);
  if EventItem <> nil then
  begin
    Result := EventItem.Event;
    EventItem.Event := nil;
    Push(EventItemHolders, EventItem);
  end else
    Result := NewSyncWaitObj;
  ResetSyncWaitObj(Result);
end;

Условия возникновения проблемы

Проблема заключается в том, что функция Pop не должным образом защищена от гонок в условиях высокой нагрузки и многопоточности. В результате, один и тот же экземпляр EventItem может быть возвращен нескольким потокам одновременно, что приводит к условиям гонки внутри NewWaitObj. Один из потоков может получить указатель на событие и обнулить его, в то время как другой поток, получивший тот же указатель, уже будет ссылаться на неинициализированное значение.

Пример кода функции Pop

function Pop(var Stack: PEventItemHolder): PEventItemHolder;
begin
  repeat
    Result := Stack;
    if Result = nil then
      Exit;
  until AtomicCmpExchange(Pointer(Stack), Result.Next, Result) = Result;
end;

Подтвержденное решение

Разработчики столкнулись с проблемой, которая проявляется не сразу и требует значительного количества времени и потоков для воспроизведения. Однако, было замечено, что после возникновения проблемы приложение продолжает работать с ошибками до перезапуска. Предложено решение - замена стандартной реализации NewWaitObj на свою, которая будет повторно вызывать оригинальную функцию до тех пор, пока не будет получен валидный объект.

Альтернативное решение

Одно из альтернативных решений - использование критической секции для синхронизации вызова функций NewWaitObj и FreeWaitObject. Это позволяет избежать условий гонки и обеспечивает корректную работу с объектами ожидания. Пример кода для инициализации альтернативной реализации MonitorSupport:

var
  MonitorSupportFix: TMonitorSupport;
  OldMonitorSupport: PMonitorSupport;
  NewWaitObjCS: TCriticalSection;

function NewWaitObjFix: Pointer;
begin
  if Assigned(NewWaitObjCS) then
    NewWaitObjCS.Enter;
  try
    Result := OldMonitorSupport.NewWaitObject;
  finally
    if Assigned(NewWaitObjCS) then
      NewWaitObjCS.Leave;
  end;
end;

procedure FreeWaitObjFix(WaitObject: Pointer);
begin
  if Assigned(NewWaitObjCS) then
    NewWaitObjCS.Enter;
  try
    OldMonitorSupport.FreeWaitObject(WaitObject);
  finally
    if Assigned(NewWaitObjCS) then
      NewWaitObjCS.Leave;
  end;
end;

procedure InitMonitorSupportFix;
begin
  OldMonitorSupport := System.MonitorSupport;
  MonitorSupportFix := OldMonitorSupport^;
  MonitorSupportFix.NewWaitObject := NewWaitObjFix;
  MonitorSupportFix.FreeWaitObject := FreeWaitObjFix;

  System.MonitorSupport := @MonitorSupportFix;
end;

initialization
  NewWaitObjCS := TCriticalSection.Create;
  InitMonitorSupportFix;
finalization
  FreeAndNil(NewWaitObjCS);
end.

Заключение

Проблема многопоточности в Windows Service приложениях на Delphi является сложной, но решаемой. Важно понимать, как работают механизмы синхронизации и как они могут вести себя в условиях высокой нагрузки. Представленные решения могут помочь разработчикам устранить проблемы с синхронизацией потоков и обеспечить стабильную работу многопоточных приложений.

Создано по материалам из источника по ссылке.

Проблема описана для разработчиков, связанная с ошибками в многопоточном программировании Windows Service, где использование модуля SysUtils.EventCache в Delphi и Pascal может привести к сбоям из-за неправильной работы с объектами синхронизации при высок

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 ::