从创建UI的同一线程更新VCL。为什么？

Question

我知道必须调用Synchronize方法才能从未创建控件或向窗口发送消息的线程更新vcl。

我经常听到“不线程安全”的说法，但找不到实际的解释。

我知道应用程序可能会因为访问冲突而崩溃，但我不知道具体原因是什么？

请为这个话题提供一些启示。

- opc0de

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文档中以前有一些关于在主 VCL 线程中使用线程的说明。但是在当前的文档中，我找不到类似的内容。请参考以下链接：http://docwiki.embarcadero.com/RADStudio/en/How_To_Build_Multithreaded_Applications。 - Sertac Akyuz

Answer 1

造成 VCL UI 控件线程不安全的最大原因之一是 TWinControl.Handle 属性获取器。它不仅是控件的 HWND 的简单只读访问器，还会在不存在 HWND 时创建它。如果一个工作线程在没有 HWND 的情况下读取 Handle 属性，它会在工作线程上下文中创建一个新的 HWND，这很糟糕，因为 HWND 与创建线程上下文绑定，这将使拥有控件基本上无法使用，因为控件的 Windows 消息将不再通过主消息循环传递。但更糟糕的是，如果主线程同时读取相同的 Handle 属性（例如，如果主线程出于任何原因动态重新创建 Handle），则存在哪个线程上下文创建作为新 Handle 分配的 HWND 的竞争条件，以及可能的句柄泄漏潜在性，如果两个线程都创建新的 HWND 但只能保留一个，另一个将被泄漏。

另一个导致线程不安全的罪魁祸首是 VCL 的 MakeObjectInstance() 函数，它在 VCL 内部用于将 TWinControl.WndProc() 非静态类方法指定为 TWinControl.Handle 窗口的消息过程，并将任何 TWndMethod 类型的对象方法指定为由 AllocateHWnd() 函数创建的 HWND 的消息过程（例如，TTimer 使用）。 MakeObjectInstance() 对一些内存分配/缓存以及这些内存内容的调整进行了相当多的操作，这些操作没有受到多个线程的并发访问的保护。

如果您可以提前确保控件的Handle已经分配，并且您可以确保主线程在工作线程运行时不会重新创建该Handle，那么就 有可能 在不使用Synchronize()的情况下从工作线程向该控件安全地发送消息。但这并不建议，因为工作线程需要考虑太多的因素。这就是为什么最好只在主线程中进行所有UI访问，这也是VCL UI系统的正确使用方式。

- Remy Lebeau

Answer 2

关于Windows中的GDI线程安全性，请参考此参考文章。它明确指出，您可以从多个线程安全地访问句柄，但不应同时进行访问。您需要保护对GDI句柄的访问，例如使用关键部分。

请记住，像大多数Windows句柄一样，GDI句柄是映射到integer（新版Windows下的NativeUInt，用于64位兼容性）的内部结构的指针。在多线程计算中，像往常一样并发访问相同的内容可能会造成问题，这些问题非常难以识别和修复。

从一开始，VCL本身的UI部分就不打算支持线程安全，因为它依赖于非线程安全的Windows API。例如，如果您在一个线程中释放了在另一个线程中仍然需要的GDI对象，则可能会遇到潜在的GPF问题。

Embarcadero（当时）本可以使VCL线程安全，通过关键部分对所有UI访问进行串行化，但这可能会增加复杂性并降低整体性能。请注意，即使在Microsoft .Net平台（在WinForms和WPF中），也需要专用线程进行UI访问，据我所知。

因此，要从多个线程刷新UI，您有几种模式：

1. 从线程使用Synchronize调用；
2. 从后台线程发送GDI自定义消息（请参见WM_USER），以通知UI线程需要刷新；
3. 采用无状态方法：UI将会定期从逻辑层刷新其内容（使用计时器或更改数据的某些按钮时）。

在我看来，对于大多数UI，我更喜欢选项2，并为远程客户端-服务器访问提供其他选项3（可以与选项2混合使用）。因此，您不必从服务器端触发一些更新事件到UI。在HTTP / AJAX RESTful世界中，这确实是有意义的。选项1有点慢，依我之见。在所有情况下，选项2和3都需要清晰的n-Tier分层架构，其中逻辑和UI不混合：但这是任何严肃开发所应遵循的良好模式。

- Arnaud Bouchez

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它明确说明您可以从多个线程安全地访问句柄，但不应同时进行。它并没有这样说。只要您的访问是只读的，那么多个线程可以同时访问GDI、窗口属性等。在谈论线程安全时，不精确是毫无意义的。如Eric Lippert所指出的那样，单独使用术语“线程安全”是没有意义的：http://blogs.msdn.com/b/ericlippert/archive/2009/10/19/what-is-this-thing-you-call-thread-safe.aspx - David Heffernan

从技术角度来看，你是正确的。我考虑到访问GDI句柄主要是为了向它发送消息，并可能分配和释放相关资源（字体、笔等）。我的建议/规则是为了确保访问是安全的，通过阻止同时访问，特别是通过VCL层。向GDI实例发送消息是线程安全的，但分配/释放GDI资源和设置参数不是-这就是所写的内容。您可以通过混合消息来混合GDI命令，这可能会产生意外的行为。因此，“一次一个”。 - Arnaud Bouchez

请参阅Remy在此处的评论：VCL不是线程安全的真正含义是什么？。 - LU RD

Java的各种框架也只有一个线程可以访问UI。这几乎是普遍的现象。 - Warren P

Answer 3

带有句柄的Windows控件不是线程安全的（即不能同时由两个不同的线程安全地访问），而Delphi将Windows控件封装为VCL控件。由于控件是由主 GUI 线程访问的，因此如果您正在执行另一个线程，则需要将它们保持原样。

- Misha

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这比较复杂。总的来说，Windows API是线程安全的。窗口属性可以同时从多个线程读取。修改应该限制在与窗口关联的线程中。 - David Heffernan

@David，是的，我确定那是正确的，但我们面对现实吧，最简单的方法就是假设只有单线程访问。你可以想象得到的和实际可行的往往是两回事；-) - Misha