Обзор потоков

Определение потока довольно простое: потоки — это объекты, получающие время процессора. Время процессора выделяется квантами (quantum, time slice). Квант времени — это интервал, имеющийся в распоряжении потока до тех пор. пока время не будет передано в распоряжение другого потока.

Обратите внимание, что кванты выделяются не программам или процессам, а порожденным ими потокам. Как минимум, каждый процесс имеет хотя бы один (главный) поток, но современные операционные системы, начиная с Windows 95 (для приверженцев Borland Kylix и Linux также), позволяют запустить в рамках процесса несколько потоков.

Если вы новичок в использовании потоков, самый простой пример их использования — приложения из состава Microsoft Office. К примеру, пакеты Excel и Word задействуют по несколько потоков. Word может одновременно корректировать грамматику и печатать, при этом осуществляя ввод данных с клавиатуры и мыши; программа Excel способна выполнять фоновые вычисления и печатать.

Примечание 

Узнать число потоков, запущенных приложением, в Windows NT, 2000 и ХР можно при помощи утилиты Task Manager (Диспетчер задач). Для этого среди показателей, отображаемых в окне Processes, нужно выбрать опцию Thread Count. Так, в момент написания этих строк MS Word использовал 5 потоков, среда Delphi — 3.

Вполне возможно, что эту главу сейчас вы читаете из чистого любопытства. Но, более вероятно, вы пришли в поиске ответов на конкретные проблемы. Какого же рода проблемы могут быть решены с применением потоков?

Если задачи приложения можно разделить на различные подмножества: обработка событий, ввод/вывод, связь и др., то потоки могут быть органично встроены в программное решение. Если разработчик может разделить большую задачу на несколько мелких, это только повысит переносимость кода и возможности его многократного использования.

Сделав приложение многопоточным, программист получает дополнительные возможности управления им. Например, через управление приоритетами потоков. Если один из них "притормаживает" приложение, занимая слишком много процессорного времени, его приоритет может быть понижен.

Другое важное преимущество внедрения потоков — при возрастании "нагрузки" на приложение можно увеличить количество потоков и тем самым снять проблему.

Потоки упрощают жизнь тем программистам, которые разрабатывают приложения в архитектуре клиент/сервер. Когда требуется обслуживание нового клиента, сервер может запустить специально для этого отдельный поток. Такие потоки принято называть симметричными потоками (symmetric threads) — они имеют одинаковое предназначение, исполняют один и тот же код и могут разделять одни и те же ресурсы. Более того, приложения, рассчитанные на серьезную нагрузку, могут поддерживать пул (pool) однотипных потоков. Поскольку создание потока требует определенного времени, для ускорения работы желательно заранее иметь нужное число готовых потоков и активизировать их по мере подключения очередного клиента.

Примечание

Такой подход особенно характерен для Web-сервера Microsoft Internet Information Services и приложений, обрабатывающих запросы в его среде. Если вы создаете приложения ISAPI на Delphi, то можете использовать пулинг потоков, подключив к проекту модуль ISAPIThreadPool.pas. Если вы хотите позаимствовать идеи для других целей, ознакомьтесь с содержимым этого модуля.

Асимметричные потоки (asymmetric threads) — это потоки, решающие различные задачи и, как правило, не разделяющие совместные ресурсы. Необходимость в асимметричных потоках возникает:

•  когда в программе необходимы длительные вычисления, при этом необходимо сохранить нормальную реакцию на ввод;
•  когда нужно обрабатывать асинхронный ввод/вывод с использованием различных устройств (СОМ-порта, звуковой карты, принтера и т. п.);
•  когда вы хотите создать несколько окон и одновременно обрабатывать ввод в них.