2024年4月21日发(作者：)

ＩＳＳＮ　１００９—３０４４　

Ｅ－ｍａｉｈ　ｘｓｊｌ＠ｃｃｃｃ．ｎｅｔ．ＣＢ　

ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄｎｚｓ．ｎｅｔ．ＣＢ　

Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ电脑知识与技术　

Ｖｏ１．７，Ｎｏ．３４，Ｄｅｃｅｍｂｅｒ　２０１　１．　

Ｔｅｌ：＋８６—５５１—５６９０９６３　５６９０９６４　

一

种基于Ｄｅｌｐｈｉ的多任务调度模型　

尹海龙，夏洪山　

（南京航空航天大学民航学院，江苏南京２１００１６）　

摘要：为了解决大量线程不断创建和销毁带来的开销问题，文章在Ｄｅｌｐｈｉ开发平台下实现了一种多任务调度模型，并引入了死亡线　

程检测机制及时释放无用线程。实践表明，该模型具有良好的效率及灵活性。　

关键词：多任务；调度；Ｄｅｌｐｈｉ；事件　

中图分类号：ＴＰ３１１　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９—３０４４（２０１１）３４—８８８４—０２　

Ａ　Ｄｅｌｐｈｉ－ｂａｓｅｄ　Ｍｕｌｔｉ——ｔａｓｋ　Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ　Ｍｏｄｅｌ　

ＹＩＮ　Ｈａｉ—ｌｏｎｇ，ＸＩＡ　Ｈｏｎｇ—ｓｈａｎ　

（Ｃｏ￣ｅｇｅ　ｏｆＣＭ１　Ａｖｉａｔｉｏｎ，ＮａＮｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ　ａｎｄ　Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１００１６，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔＯ　ｓｏｌｖｅ　ｔｈｅ　ｏｖｅｒｈｅａｄ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｂｒｏｕｇｈｔ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｃｒｅａｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｄｅｓｔｒｏｙｉｎｇ　ｏｆ　ａ　ｌａｒｇｅ　ｎｕｍｂｅｒ　ｏｆ　ｔｈｒｅａｄｓ，ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ａｃｈｉｅｖｅｓ　ａ　

ｎｍｌｔｉ—ｔａｓｋ　ｓｃｈｅｄｕｈｎｇ　ｍｏｄｅｌ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｄｅｌｐｈｉ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｐｌａｔｆｏｒｍ，ａｎｄ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｔＯ　ｒｅｌｅａｓｅ　ｕｓｅｌｅｓｓ　ｔｈｒｅａｄｓ　ｗｉｔｈ　ｄｅａｄ　ｔｈｒｅａｄ　

ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ．Ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｍｏｄｅｌ　ｈａｓ　ｇｏｏｄ　ｅｆｉｃｉｆｅｎｃｙ　ａｎｄ　ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｍｕｌｔｉ——ｔａｓｋ；ｓｃｈｅｄｕｌｅ；ｄｅｌｐｈｉ；ｅｖｅｎｔ　

在多任务处理的相关应用中，经常需要用到多线程技术。多线程应用程序将程序划分为多个独立的任务，主要作用有以下几　

点：１）对于带有界面的应用程序，通过将密集计算模块放人后台工作线程，可以使程序界面一直处于活动状态，避免程序“假死”，改　

善用户体验。２）多个任务需要并行处理时，可以通过多线程技术轮流获得ＣＰＵ时间。３）当多个任务重要程度不相同时，可以通过　

线程的优先级设定来优先满足重要任务的资源需要。　

虽然多线程技术有诸多优点，但是大量线程的创建、切换、销毁会额外占用不少宝贵的ＣＰＵ资源。因此为了最大限度的减少线　

程的创建和销毁次数，笔者在Ｄｅｌｐｈｉ开发环境下，运用Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＡＰＩ和Ｏｂｊｅｃｔ　Ｐａｓｅ＇，ｄ编程语言设计了一种通用的、资源占用率较低的　

多任务调度模型。主要设计思路是将处理同一类任务的线程抽象成处理机类，另外设计一种调度类来负责任务的指派，处理机的　

管理。调度类的对象将根据用户预先设定的处理机数目创建并管理处理机对象，每个处理机处理完当前任务之后将排队等待调度　

对象分配后续任务。这样将最大限度的减少线程的创建和销毁的次数，增加有效任务的ＣＰＵ时间，提高程序效率。　

１模型说明　

此多任务调度模型主要由三个部分组成，运用面向对象的思想将此三个对象抽象成为三个类，分别为调度类ＴＳｃｈｅｄｕｌｅｒ、处理　

机类ＴＡｇｅｎｔ、任务类ＴＭｉｓｓｉｏｎ。模型体系结构如图１所示。　

１。１调度类ＴＳｃｈｅｄｕｌｅｒ　

调度类在整个系统中只能实例化一个对象，它可以指定并行任务的数目，然后生成相应数量的ＴＡｇｅｎｔ对象，并控制任务资源的　

合理分配以保持多个ＴＡｇｅｎｔ对象对资源竞争时的同步和互斥。如果某个ＴＡｇｅｎｔ获取任务后长期得不到ＣＰＵ时间，会产生线程假死　

现象，本模型采用如下处理策略：如果某一ＴＡｇｅｎｔ对象对某一任务的处理时间超过了一个时间阈值，那么就强行中止该ＴＡｇｅｎｔ对象　

的运行，清空其处理结果，并将其正在处理的任务放回任务队列。ＴＳｃｈｅｄ．　

ｕｌｅｒ类声明的主要逻辑代码如下：　

ＴＳｃｈｅｄｕｌｅｒ＝ｃｌａｓｓ（ＴＣｏｍｐｏｎｅｎｔ）　

ｐｒｉｖａｔｅ　

ＦＭｉｓｓｉｏｎＱｕｅｕｅ：ＴＬｉｓｔ；／／任务队列　

ＦＡｇｅｎｔＤｅａｄＴｉｍｅｏｕｔ：ＤＷＯＲＤ；／／Ａｇｅｎｔ超时阀值　

ＦＡｇｅｎｔｓＬｉｓｔ：ＴＬｉｓｔ；，，运行中的Ａｇｅｎｔ队列　

ＦＡｇｅｎｔｓＫｉｌｌｉｎｇ：ＴＬｉｓｔ；／／等待安全结束的Ａｇｅｎｔ队列　

ＦＡｇｅｎｔｓＮｕｍ：Ｉｎｔｅｇｅｒ；／／ＯＦ行Ａｇｅｎｔ的数量　

ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ　

创　

清　

列　

ＦＣｕｒｒｅｎｔｌｎｄｅｘ：Ｉｎｔｅｇｅｒ；／／记录任务队列的当前索引　

图１调度模型体系结构　

收稿日期：２０１１－０９－１５　

作者简介：尹海龙（１９８６一），男，山东潍坊人，在读硕士，研究方向为信息管理与网络通信；夏洪山，男，博士生导师，研究方向为智能　

运输系统建模、仿真与优化。　

８８８４　…软件设计开发　本栏目责任编辑：谢媛媛　

第７卷第３１期（２０１１年１１月）　

Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ　ａｎｄ　ｃｈｎＤ『０ｇｙ电脑知识与技术　

ＨＭｉＳＳｉｏｎＮｕｍＳｅｍａｐｈｏ　ＴＨａｎｄｌｅ；／／统计任务数的信号量句柄　

ＨＣ１ｅａｒＴｉｍｅｒ：ＴＨａｎｄｌｅ；／，定时器变量句柄，每隔一段时间清除一次死掉的Ａｇｅｎｔ　

ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ　ＣｌｅａｒＤｅａｄＡｇｅｎｔｓ；／／清除死掉的Ａｇｅｎｔ　

ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ　ＦｒｌｅｅＦｉｎｉｓｈｅｄＡｇｅｎｔｓ；／／幂　宜　ＦＡｇｅｎｔｓＫｉｌｌｉｎｇｙｌＪ　中的Ａｇｅｎｔ　

Ｄｒｏｃｅｄｕｒｅ　ＧｅｔＭｉｓｓｉｏｎ（ｏｕｔ　Ｍｉｓｓｉｏｎ：ＴＭｉｓｓｉｏｎ）；／／申请任务　

ｐｕｂｌｉｃ　

ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｏｒ　Ｃｒｅａｔｅ（ＡＯｗｎｅｒ：ＴＣｏｍｐｏｎｅｎｔ）；／／构造函数　

ｄｅｓｔｒｕｃｔｏｒ　Ｄｅｓｔｒｏｙ；ｏｖｅｒｒｉｄｅ；／／析构函数　

ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ＡｄｄＭｉｓｓｉｏｎｓ（ａＭｉｓｓｉ０ｎＤａｔａ：，／添加任务接１：３函数　

ＴＭｉｓｓｉｏｎ）：Ｂｏｏｌｅａｎ；ｏｖｅｒｌｏａｄ；　

ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ　

Ｄｒｏｐｅ￣ｙ　ＯｎＰｒｏｃｅｓｓＭｉｓｓｉｏｎ：／／Ａｇｅｎｔ处理任务时触发的事件　

ＴＰｒｏｃｅｓｓＭｉｓｓｉｏｎ　ｒｅａｄ　ＦＰｒｏｃｅｓｓＭｉｓｓｉｏｎ　ｗｒｉｔｅ　ＦＰｒｏｃｅｓｓＭｉｓｓｉｏｎ；／／Ａｇｅｎｔ初始化时触发的事件　

ｐｒｏｐｅｒｔｙ　０ｎＡｇｅｎｔＩｎｉｔｉａｌｉｚｉｎｇ：　

ＴＡｇｅｎｔｌｎｉｔｉａｌｉｚｉｎｇ　ｒｅａｄ　ＦＡｇｅｎｔＩｎｉｔｉａｌｉｚｉｎｇ　ｗｒｉｔｅ　ＦＡｇｅｎｔＩｎｉｔｉａ１ｉｚｉｎｇ；　

Ｄｒｏｐｅｒｔｙ　ＯｎＡｇｅｎｔＦｉｎａｌｉｚｉｎｇ：／／Ａｇｅｎｔ结束时触发的事件　

ＴＰｒｏｃｅｓｓｏｒＡｇｅｎｔＦｉｎａｌｉｚｉｎｇ　ｒｅａｄ　

ＦＡｇｅｎｔＦｉｎａｌｉｚｉｎｇ　ｗｒｉｔｅ　ＦＡｇｅｎｔＦｉｎａｌｉｚｉｎｇ；　

Ｄｒｏｐｅｒｔｙ　ＡｇｅｎｔＤｅａｄＴｉｍｅｏｕｔ：ＤＷＯＲＤ　ｒｅａｄ　ＦＡｇｅｎｔＤｅａｄＴｉｍｅｏｕｔ　ｗｒｉｔｅ／／Ａｇｅｎｔ超时阀值属性　

ＦＡｇｅｎｔＤｅａｄＴｉｍｅｏｕｔ　ｄｅｆａｕｈ　０；　

ｐｒｏｐｅｒｔｙ　ＡｇｅｎｔｓＮｕｍ：Ｉｎｔｅｇｅｒ　ｒｅａｄ　ＦＡｇｅｎｔｓＮｕｍ　ｗｒｉｔｅ　ＦＡｇｅｎｔｓＮｕｍ　ｄｅｆａｕｌｔ】；∥并行Ａｇｅｎｔ的数量属性　

ｅｎｄ；　

本模型为了提高通用性引入了事件机制，事件表示某个动作的发生，诸如单击一个按钮、按下键盘上的一个键等。在模型中，　

通过引入事件机制可以灵活指定在某个动作发生时需要执行的操作。本模型共定义了三个事件：ＯｎＡｇｅｎｔＩｎｉｔｉａｌｉｚｉｎｇ、ＯｎＰｒｏｃｅｓｓＭｉｓ．　

ｓｉｏｎ和０ｎＡｇｅｎｔＦｉｎａｌｉｚｉｎｇ，分别在Ａｇｅｎｔ对象初始化时、得到任务进行处理时、结束所有任务时触发。现以ＯｎＰｒｏｃｅｓｓＭｉｓｓｉｏｎ事件为　

例，详细介绍事件机制在本模型中的应用。事件句柄的类型为：ＴＰｒｏｃｅｓｓＭｉｓｓｉｏｎ＝ｐｍｃｅｄｕｒｅ（ｓｅｎｄｅｒ：ＴＳｃｈｅｄｕｌｅｒ；Ｍｉｓｓｉｏｎ：ＴＭｉｓｓｉｏｎ；　

Ａｇｅｎｔ：ＴＡｇｅｎｔ）ｏｆｏｂｊｅｃｔ；事件句柄实际上就是一个函数指针，规定了函数的类型和返回值。此处通过事件句柄传递了三个信息：当　

前调度对象、当前任务对象和当前处理机对象。在Ａｇｅｎｔ对象的Ｅｘｅｃｕｔｅ方法中触发此　

事件，就可以对指定的任务调用指定的算法模块。ｒ■　—＿、）　

１．２处理机类ＴＡｇｅｎｔ　１ｌ　

ＴＡｇｅｎｔ类继承自Ｄｅｌｐｈｉ封装的线程类１＿ｒｈｒｅａｄ，ＴＡｇｅｎｔ类型的对象由ＴＳｃｈｅｄｕｌｅｒ对　

象统一管理和调度，对外部对象来说是透明的。一个ＴＡｇｅｎｔ对象本质上是一个内核级　

迥　：竺：竺要兰　

＋　

的线程，是由操作系统感知和调度的。　

ＴＡｇｅｎｔ类的主要处理逻辑都在Ｅｘｅｃｕｔｅ方法中，此方法主要完成了排队申请任务，处　

理任务，状态反馈，通知ＴＳｃｈｅｄｕｌｅｒ实例定时清理死线程的功能。其主要处理流程如图２。　

１．３任务类ＴＭｉｓｓｉｏｎ　

．　

：　竺　

由于不同的应用场合的任务形式有所不同，因此在此模型中将ＴＭｉｓｓｉｏｎ类定义为　

●Ｖ　

了抽象类，在具体应用时需要根据具体应用来继承扩展ＴＭｉｓｓｉｏｎ类。　

２模型应用　

笔者在参与开发的飞机排班系统中对此模型进行了应用验证。飞机排班就是以机型　

为唯一的任务号，为每个机型的飞机安排每天的飞行任务。具体应用过程如下：１）将用　

ｎ　痿倒黼窿Ｈ－　

｛　目酶《牧海　

ＭＡＴＬＡＢ语言编写的飞机排班算法编译成ＤＬＬ文件。２）实例化一个ＴＳｃｈｅｄｕｌｅｒ对象，指定　

～　

初始化参数，指定各个自定义事件的事件处理函数。３）在ＯｎＰｒｏｃｅｓｓＭｉｓｓｉｏｎ事件中调用飞　

机排班算法ＤＬＬ，算法根据得到的机型去数据库中取出相应数据，编排完成后将数据存人　

Ｔ＾　ｌ埔恻串鳓　既　

数据库。通过多个任务的并行编排，明显提高了飞机排班速度，达到了预期的运行效果。　

下＾　氍侧　

３总结　

离倒概　

本文提出了一种在Ｄｅｌｐｈｉ开发环境下实现的线程调度模型，通过自定义事件的机　

堙黜】　

。　

制提高了该模型的通用性和灵活性，同时引入了死亡线程检测机制，避免了ＣＰＵ资源　

的浪费。本模型在需要同时开启大量任务的场合具有一定的实用性。　

艘鹱铡商嬲髓湖　

参考文献：　

【１】罗字府临锋操作系统多线程实现技术研究［Ｊ］小型微型计算机系统，２０００，２１（５）：５００—５０３．　

趣搬　

【２】黄德才，钱能．多机相关任务均衡调度问题的复杂性与新算法［Ｊ】．计算机工程与科学，　

图２　ＴＡｇｅｎｔ类中Ｅｘｅｃｕｔｅ方法的　

２０００，２２（２）：１５－１７．　

处理流程　

【３］肖刚．ｓＭＡ一种新的多线程处理器模型【Ｊ］．计算机工程与科学，１９９９，２１（４）：７—１２．　

本栏目责任编辑：谢媛媛