multithreading - iTask - 将参数值传递给匿名过程

Question

我需要创建一定数量的 iTask 来执行动态数组和记录中其他字段的操作。每个 iTask 都在该数组的特定部分中运行。该数组是记录中的一个字段，它作为 var 参数传递给 iTask。

数组字段中的操作进展顺利，但其他记录字段在所有任务完成后没有返回任何值。我在另一个问题上得到了 Dalija 的帮助，该问题仅在数组上运行并且它有效，但现在我在其他领域遇到了麻烦。

这是我的代码:

program ProjectTest;

{$APPTYPE CONSOLE}
{$R *.res}

uses
  System.SysUtils,
  System.Threading;

type
  myrec = record
    vet: array of integer;
    total: integer;
    average: integer;
  end;

// (1) ===> here is the major procedure that populates the dyn. array and
// calculates other two fields  :  myrec.total  and myrec.avg

procedure ProcA(const pin, pfin: integer; var Prec: myrec);
var
  vind: integer;
begin
  for vind := pin to pfin do
    begin
      Prec.vet[vind] := vind * 10;
      Prec.total := Prec.total + Prec.vet[vind];        // sum all array values
    end;
  Prec.average := Trunc(Prec.total / Length(Prec.vet)); // calculates the average

end;

// (2)  Here iTask is created and calls ProcA

function CreateTask(first, last: integer; var Pmyrec: myrec): ITask;

var
  mylocalrec: myrec;

begin
  mylocalrec := Pmyrec;
  Result := TTask.Create(
    procedure
    begin
      ProcA(first, last, mylocalrec)
    end);
end;

procedure Test;
var
  Recarray: myrec;
  Ptasks: array of ITask;
  vind, indtask, vslice: integer;
  vfirst, vlast, vthreads, vsize: integer;
begin

  vthreads := 4;
  vsize := 16;

  SetLength(Ptasks, vthreads);
  SetLength(Recarray.vet, vsize);

  // Initialize the array , just to check after iTask execution
  for vind := low(Recarray.vet) to high(Recarray.vet) do
    Recarray.vet[vind] := -33;

  // initialize the sum and average field just to check after iTask execution
  Recarray.total := -1;
  Recarray.average := -2;

  // portion of array to scan for each iTask
  vslice := Length(Recarray.vet) div vthreads;

  for indtask := low(Ptasks) to high(Ptasks) do
    begin
      vfirst := indtask * vslice;
      vlast := (indtask + 1) * vslice - 1;

      if (Length(Recarray.vet) mod vthreads <> 0) and (indtask = high(Ptasks)) then vlast := high(Recarray.vet);

      Ptasks[indtask] := CreateTask(vfirst, vlast, Recarray);
    end;

  // Starting all Tasks
  for indtask := low(Ptasks) to high(Ptasks) do
    Ptasks[indtask].Start;

  // Waits for all Tasks been concluded
  TTask.WaitForAll(Ptasks);

  // (3) Here it is listed the array contents and it is ok
  for vind := low(Recarray.vet) to high(Recarray.vet) do
      Writeln(' Array position  : ' + Format('%.3d', [vind]) + '   content  : ' + Recarray.vet[vind].tostring);

  Writeln(' =========================================================');

// (4) Here is is listed fields recarray.total and recarray.avg and they were not
// processed inside the iTask .    I expected to see the computed values for those fields

  Writeln(' Array sum   : ' + Format('%.0d', [Recarray.total]) + '    Array average   : ' + Format('%5.2n', [Recarray.average * 1.0]));

end;

begin
  Test;
  Readln;
end.

输出是:

 Array position  : 000   content  : 0
 Array position  : 001   content  : 10
 Array position  : 002   content  : 20
 Array position  : 003   content  : 30
 Array position  : 004   content  : 40
 Array position  : 005   content  : 50
 Array position  : 006   content  : 60
 Array position  : 007   content  : 70
 Array position  : 008   content  : 80
 Array position  : 009   content  : 90
 Array position  : 010   content  : 100
 Array position  : 011   content  : 110
 Array position  : 012   content  : 120
 Array position  : 013   content  : 130
 Array position  : 014   content  : 140
 Array position  : 015   content  : 150
 =========================================================
 Array sum   : -1    Array average   : -2,00

问题是:运行所有 iTask 后，只有动态数组字段 recarray.vet 包含正确的值。字段 recarray.total 和 recarray.average 仍然包含 iTask 运行之前的初始值。

如何正确更新这些字段中的值，以便任务完成运行后它们将包含正确的值？

Answer 1

虽然您的代码似乎只有一个问题 - 如何用任务填充记录中的整数字段 - 当您解决这个问题时，您将遇到另一个问题 - 从多个线程读取和写入相同的内存位置。

<强>1。如何填充记录中的整数字段？

记录是值类型，动态数组是引用类型。这就是为什么您的代码可以更新数组中的值但无法更新记录中的值的原因。

让我们看看这里发生了什么。

function CreateTask(first, last: integer; var pmyrec: myrec): ITask;
var
  mylocalrec: myrec;
begin
  mylocalrec := pmyrec;

由于 mylocalrec 和 pmyrec 是记录(值类型)，因此它们的内容将占用两个不同的内存位置。上述作业会将 pmyrec 的内容复制到 mylocalrec 中。

这相当于以下内容:

mylocalrec.vet := pmyrec.vet;
mylocalrec.total := pmyrec.total;
mylocalrec.average := pmyrec.average;

由于 total 和 average 也是值类型，因此它们的内容将被复制，从此时起，对 mylocalrec 中的任何一个整数字段进行任何更改code> 不会对原始 pmyrec 产生任何影响。这就是您的代码失败的原因。

为什么将动态数组字段 vet 从 pmyrec 分配给 mylocalrec 有效？

因为动态数组是引用类型 - 从一个变量到另一个变量的赋值仅复制引用(指针)的值，而不是实际内容。两个 vet 变量都将指向您在开始运行任务之前分配的同一个数组。

要解决上述问题，您必须传递一些引用类型而不是值类型。最简单的事情是声明记录指针类型并传递该类型。

type
  myrec = record
    vet: array of integer;
    total: integer;
    average: integer;
  end;

  pmyrec = ^myrec;


function CreateTask(first, last: integer; rec: pmyrec): ITask;
var
  mylocalrec: pmyrec;
begin
  mylocalrec := rec;
  Result := TTask.Create(
    procedure
    begin
      ProcA(first, last, mylocalrec^)
    end);
end;

...
Ptasks[indtask] := CreateTask(vfirst, vlast, @Recarray);

<强>2。如何解决线程问题？

解决原始问题后，您将遇到线程问题。从多个线程读取和写入同一内​​存位置是不安全的。您得到的结果可能不正确。虽然您可以运行代码数千次并且所有值都可能正确，但迟早您会遇到它们不正确的情况。

在您的情况下，填充动态数组是安全的，因为每个线程都在数组的不同部分上操作，并且在任务运行时不会重新分配数组(其大小不会更改)。这部分代码是线程安全的。

计算总计和平均值不是线程安全的。

您必须将此类代码与主线程同步 - 在这种情况下，所有读取和写入都将从主线程完成，您将获得正确的结果。或者您必须在所有任务完成后运行此类代码。哪个更适合特定情况。

procedure ProcA(const pin, pfin: integer; prec: pmyrec);
var
  vind: integer;
  total: integer;
begin
  total := 0;
  for vind := pin to pfin do
    begin
      prec.vet[vind] := vind * 10;
      total := total + prec.vet[vind];        // sum all array values
    end;

  TThread.Synchronize(nil,
    procedure
    begin
      prec.total := prec.total + total;
      prec.average := Trunc(prec.total / Length(prec.vet)); // calculates the average
    end);
end;

但是，与任务中的主线程同步将导致 TTask.WaitForAll 方法死锁，在您的情况下，该方法也从主线程运行。要解决该问题，您还必须从另一个线程运行整个 Test 方法。

  TTask.Run(
    procedure
    begin
      Test;
    end);

当我们将所有这些部分放在一起时，完整的代码将是:

program ProjectTest;

{$APPTYPE CONSOLE}
{$R *.res}

uses
  System.SysUtils,
  System.Classes,
  System.Threading;

type
  myrec = record
    vet: array of integer;
    total: integer;
    average: integer;
  end;

  pmyrec = ^myrec;

// (1) ===> here is the major procedure that populates the dyn. array and
// calculates other two fields  :  myrec.total  and myrec.avg

procedure ProcA(const pin, pfin: integer; prec: pmyrec);
var
  vind: integer;
  total: integer;
begin
  total := 0;
  for vind := pin to pfin do
    begin
      prec.vet[vind] := vind * 10;
      total := total + prec.vet[vind];        // sum all array values
    end;

  TThread.Synchronize(nil,
    procedure
    begin
      prec.total := prec.total + total;
      prec.average := Trunc(prec.total / Length(prec.vet)); // calculates the average
    end);
end;

// (2)  Here iTask is created and calls ProcA

function CreateTask(first, last: integer; rec: pmyrec): ITask;
var
  mylocalrec: pmyrec;
begin
  mylocalrec := rec;
  Result := TTask.Create(
    procedure
    begin
      ProcA(first, last, mylocalrec);
    end);
end;

procedure Test;
var
  Recarray: myrec;
  Ptasks: array of ITask;
  vind, indtask, vslice: integer;
  vfirst, vlast, vthreads, vsize: integer;
begin

  vthreads := 4;
  vsize := 16;

  SetLength(Ptasks, vthreads);
  SetLength(Recarray.vet, vsize);

  // Initialize the array , just to check after iTask execution
  for vind := low(Recarray.vet) to high(Recarray.vet) do
    Recarray.vet[vind] := -33;

  // initialize the sum and average field just to check after iTask execution
  Recarray.total := -1;
  Recarray.average := -2;

  // portion of array to scan for each iTask
  vslice := Length(Recarray.vet) div vthreads;

  for indtask := low(Ptasks) to high(Ptasks) do
    begin
      vfirst := indtask * vslice;
      vlast := (indtask + 1) * vslice - 1;

      if (Length(Recarray.vet) mod vthreads <> 0) and (indtask = high(Ptasks)) then vlast := high(Recarray.vet);

      Ptasks[indtask] := CreateTask(vfirst, vlast, @Recarray);
    end;

  // Starting all Tasks
  for indtask := low(Ptasks) to high(Ptasks) do
    Ptasks[indtask].Start;

  // Waits for all Tasks been concluded
  TTask.WaitForAll(Ptasks);

  // (3) Here it is listed the array contents and it is ok
  for vind := low(Recarray.vet) to high(Recarray.vet) do
      Writeln(' Array position  : ' + Format('%.3d', [vind]) + '   content  : ' + Recarray.vet[vind].tostring);

  Writeln(' =========================================================');

// (4) Here is is listed fields recarray.total and recarray.avg and they were not
// processed inside the iTask .    I expected to see the computed values for those fields

  Writeln(' Array sum   : ' + Format('%.0d', [Recarray.total]) + '    Array average   : ' + Format('%5.2n', [Recarray.average * 1.0]));

end;

begin
  TTask.Run(
    procedure
    begin
      Test;
    end);
end.