Delphi：通过报告正在运行的线程的调用堆栈来调试关键部分挂起问题，以便在锁定“失败”时进行排查。

Question

我正在寻找一种方法来调试一个罕见的Delphi 7关键段（TCriticalSection）挂起/死锁。在这种情况下，如果一个线程等待超过10秒钟的关键段，我希望产生一份报告，其中包含当前锁定关键段的线程和无法在等待10秒后锁定关键段的线程的堆栈跟踪。如果引发异常或应用程序终止，则可以接受。

如果可能的话，我更喜欢继续使用关键段而不是其他同步原语，但如果必要的话，我可以切换（例如，以获得超时功能）。

如果工具/方法能够在IDE之外的运行时工作，那就更好了，因为这很难按需复制死锁。在我能够在IDE中重现死锁的罕见情况下，如果我尝试暂停以开始调试，IDE只会坐在那里什么也不做，并且永远无法到达可以查看线程或调用堆栈的状态。但我可以重置正在运行的程序。

更新：在这种情况下，我只处理一个关键段和2个线程，因此这可能不是锁定顺序问题。我相信有一次不正确的嵌套尝试跨两个不同的线程进入锁定，导致死锁。

- Anagoge

Answer 1

你应该创建并使用自己的锁对象类。它可以使用关键段或互斥体来实现，具体取决于您是否想要进行调试。

创建自己的类有一个额外的好处：您可以实现锁定层次结构，并在违反时引发异常。当锁不是每次都按相同顺序获取时，就会发生死锁。为每个锁分配一个锁级别可以检查锁是否按正确顺序获取。您可以将当前锁级别存储在线程变量中，并允许仅获取具有较低锁级别的锁，否则将引发异常。这将捕获所有违规行为，即使没有死锁发生，因此应该大大加快调试速度。

至于获取线程的堆栈跟踪信息，Stack Overflow 上有很多相关问题。

更新：

你写道：

在这种情况下，我只处理一个关键段和两个线程，所以这可能不是锁排序问题。我认为存在一种不合适的嵌套尝试跨越两个不同线程进入锁，导致死锁。

这不可能是整个故事的全部。在Windows上，使用单个关键部分和两个线程会导致死锁是不可能的，因为线程可以递归地获取关键部分。一定还有另一个阻塞机制参与其中，例如SendMessage()调用。

但是，如果您真的只涉及两个线程，那么其中一个必须是主线程/VCL/GUI线程。在这种情况下，您应该能够使用MadExcept "主线程冻结检查"功能。它将尝试向主线程发送消息，并在经过可自定义的时间而未处理消息时失败。如果您的主线程在关键部分上被阻塞，而另一个线程在消息处理调用上被阻塞，则MadExcept应该能够捕获此并为两个线程提供堆栈跟踪。

- mghie

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madExcept也可以在任何时候被要求进行线程转储，因此可能非常适合这种情况。 - mj2008

madExcept看起来是最好的选择。谢谢！ - Anagoge

Answer 2

这并不是对你问题的直接回答，而是最近我遇到的一个问题，让我和几个同事困惑了一段时间。

它是一个间歇性的线程挂起，涉及一个关键部分。一旦我们知道了原因，就非常明显，并给我们所有人带来了一个“噢”时刻。然而，要找到它确实需要一些严肃的搜索（添加越来越多的跟踪日志以确定有问题的语句），这就是为什么我想提一下它。

它也是在进入关键部分时发生的。另一个线程确实获得了该关键部分。死锁似乎不是原因，因为只涉及一个关键部分，所以在不同的顺序中获取锁不会出现问题。持有关键部分的线程应该继续然后释放锁，允许其他线程获取它。

最终结果表明，持有锁的线程最终正在访问（如果我没记错）组合框的ItemIndex，看起来相当无害。不幸的是，获取该ItemIndex依赖于消息处理。而等待锁的线程是主应用程序线程……（以防万一有人想知道：主线程处理所有消息……）

如果一开始它涉及VCL更明显，我们可能会更早地想到这一点。然而，它是在非UI相关的代码中开始的，只有在沿着调用树和返回所有触发事件及其处理程序直到UI代码的仪器（输入 - 输出跟踪）之后才显现出VCL的参与。

希望这个故事能对面临神秘挂起问题的人有所帮助。

- Marjan Venema

Answer 3

使用互斥量代替临界区。互斥量和临界区之间有一点不同——临界区更有效，而互斥量更灵活。例如，在调试版本中可以轻松地在互斥量和临界区之间切换。

对于临界区，我们使用：

var
  FLock: TRTLCriticalSection;

  InitializeCriticalSection(FLock);  // create lock
  DeleteCriticalSection(FLock);      // free lock
  EnterCriticalSection(FLock);       // acquire lock
  LeaveCriticalSection(FLock);       // release lock

与互斥锁相同：

var FLock: THandle;

  FLock:= CreateMutex(nil, False, nil);  // create lock
  CloseHandle(FLock);                    // free lock
  WaitForSingleObject(FLock, Timeout);   // acquire lock
  ReleaseMutex(FLock);                   // release lock

您可以通过实现如下的获取锁函数，使用超时（以毫秒为单位；10秒为10000）来控制互斥锁：

function AcquireLock(Lock: THandle; TimeOut: LongWord): Boolean;
begin
  Result:= WaitForSingleObject(Lock, Timeout) = WAIT_OBJECT_0;
end;

- kludg

Answer 4

您也可以使用 TryEnterCriticalSection API 与关键段一起使用，而不是使用 EnterCriticalSection。

如果您使用 TryEnterCriticalSection 并且锁定获取失败，则该 API 返回 False，您可以以任何您认为合适的方式处理失败，而不仅仅是锁定线程。

类似于：

while not TryEnterCriticalSection(fLock) and (additional_checks) do
begin
  deal_with_failure();
  sleep(500); // wait 500 ms
end;

请注意，Delphi的TCriticalSection使用EnterCriticalSection，因此除非您调整该类，否则您将不得不自己创建类或处理关键部分的初始化/去初始化。

- José Montesinos

Answer 5

如果你想要在等待某个东西时设置超时，你可以尝试用 TEvent 信号来替换你的关键部分。你可以说等待事件，指定一个超时长度，并检查结果代码。如果该信号被设置，则可以继续执行。如果没有，说明它超时了，那么你可以引发异常。

至少我是这样在 D2010 中做的。不确定 Delphi 7 是否有 TEvent，但很可能会有。

- Mason Wheeler