2.2 使用 HALCON 进行并行编程

HALCON 通过线程安全和可重入特性支持并行编程，即不同线程可以同时调用 HALCON 算子，而无需等待。不过，并非所有算子都是完全可重入的。本节将对 HALCON 的重入性进行更深入的探讨。此外，它还指出了在编写使用 HALCON 的并行程序时应注意的问题。

example\c 目录中的示例程序 example_multithreaded1.c 演示了如何使用 HALCON/C 并行提取电路板上不同类型的组件。

此外，HALCON 还提供了用于同步线程的特殊算子（参见 "多线程算子" 一节 ）。

2.2.1 仔细观察重入性

事实上，HALCON 算子的重入性有不同的 "级别"：

1. 重入
   如果一个算子可以同时被多个线程调用，且与调用的数据无关，那么它就是完全重入的。

   当多个线程使用相同的数据对象（如相同的图像变量）时要特别注意。在这种情况下，必须使用相应的并行编程机制（互斥、信号量）手动同步对该变量的访问。更好的办法是尽量避免这种情况，即使用局部变量。请注意，这不是 HALCON 的特殊问题，而是一般并行编程的问题。

2. 本地
   标记为本地的算子只能在实例化相应对象的线程中调用。

3. 单次写入，多次读取
   只有当不同的调用线程处理不同的数据时，才能同时调用某组算子。

   由于一般不建议使用这种线程行为，因此 HALCON 不会主动阻止这种行为，从而节省了开销。这意味着，如果您（不小心）用相同的数据同时调用此类算子，虽然不会阻塞线程，但可能会产生不良后果。

4. 互斥
   某些算子不能被多个线程同时调用，但可以与其他 HALCON 算子并行执行。

5. 独占
   一组算子只能由 HALCON 执行，也就是说，在执行该算子时，所有其他线程都不能调用另一个 HALCON 算子。

6. 独立
   一组算子的执行独立于其他算子，甚至是排他性算子。

如前所述，参考手册中对 HALCON 算子的描述包含一个名为 "执行信息" 的条目，其中规定了算子在使用 HALCON 时的行为。如上所述，该条目指定了重入级别。

2.2.2 并行化程序设计问题

一般来说，多线程编程必须考虑以下问题：

• 线程数 ≤ 处理器或内核数
  如果使用的线程数量超过了处理器或内核的数量，那么由于同步开销，您的应用程序实际上可能会比以前更慢。请注意，在计算线程数时，只有所谓的工作线程才是相关的，即持续运行/工作的线程。

• 局部变量
  如果可能，请使用局部变量，即在使用变量的线程中实例化变量。如果多个线程使用同一个变量，则必须使用适当的并行编程结构（互斥、信号量；详情请参考编程语言的文档）同步它们对变量的访问。

使用 HALCON 时，请注意以下问题：

• 初始化
  HALCON 在算子首次调用时进行隐式初始化。在初始化过程中，除其他外，将检查许可证、设置 HALCON 内存管理、启动用于内部算子并行化的线程池、初始化内部系统参数和同步对象。在多线程环境中，该初始化过程是线程安全的。

  请注意，某些系统参数的默认值可以在初始化过程之前更改。请比较 include/HGlobal.h 文件和本文档中对相应参数的一些引用。如果使用，请确保在多线程环境中调用第一个算子之前设置了所有默认值。

• 输入/输出和可视化
  请记住，创建或删除文件的算子只能专用，即其他线程必须等待。

  程序员必须确保线程不会同时访问同一个文件（或句柄）！

  有关不同操作系统上的可视化问题，参见 "图形的线程问题" 一节 。

• 多线程与自动并行化
  如果要在多线程程序中明确平衡多个处理器或内核的负载，我们建议您要么关闭自动并行化机制以获得最佳性能，要么减少自动并行化机制使用的线程数，使线程总数不超过处理器或内核数。如何关闭自动并行化机制或减少内部线程数，参见 "自定义并行化机制" 一节 。

2.2.3 多线程算子

在算子部分 系统 → 多线程 一节中，HALCON 提供了用于创建和使用同步对象的算子，如互斥、事件、条件变量和屏障。

有了它们，你就能以一种与平台无关的方式同步线程。不过要注意的是，到目前为止还没有提供创建线程的算子。

2.2.4 示例

HALCON 目前提供以下并行编程示例（路径相对于 %HALCONEXAMPLES%）：

HALCON/C

• c\source\example_multithreaded1.c
  两个线程并行提取电路板上的不同元素

HALCON/.NET

• c#\MultiThreading (C#)
  用三个线程执行图像采集、处理和显示
• hdevengine\c#\MultiThreading (C#)
  通过两个线程并行执行同一个 HDevelop 程序，使用 HDevEngine
• hdevengine\c#\MultiThreadingTwoWindows (C#)
  使用 HDevEngine 通过两个线程并行执行不同的 HDevelop 程序

HALCON/C++

• mfc\FGMultiThreading (using MFC)
  在两个线程中执行图像采集、显示和处理
• hdevengine\mfc\source\exec_programs_mt_mfc.cpp
  使用 HDevEngine 和 MFC 并行执行用于图像采集、数据码读取和可视化的 HDevelop 程序
• hdevengine\cpp\source\exec_procedures_mt.cpp
  使用 HDevEngine 并行执行 HDevelop 程序