Delphi中TParallel.For因字符串锁未充分利用CPU核心的问题咨询

现象与原因 #

以下代码本应占用8个CPU核心，但实际仅能用到1个：

TParallel.For(1, 8,
  procedure(i: Integer)
  var
    localstr: String;
    Data: String;
    index: Integer;
  begin
    Data := 'test1 test2';
    index := 0;
    while true do
    begin
      index := index + 1;
      localstr := copy(Data, index, 1);
      if index > 2 then
        index := 0;
    end;
  end);

问题出在字符串清理的系统过程_UStrClr中：

function _UStrClr(var S): Pointer;

其中的关键逻辑：

if AtomicDecrement(P.refCnt) = 0 then
  FreeMem(P);

AtomicDecrement()会施加锁，确保不同线程不会同时递减字符串引用计数。但我确认自己的字符串是线程完全隔离的，不想因为这个锁导致并行效率下降。我不想用底层WinAPI调用破坏现有遗留代码库的兼容性，请问有没有办法让TParallel避开这个锁操作？

解决方案 #

1. 使用非引用计数的字符串类型 #

可以改用ShortString（固定长度短字符串）或者自定义的非引用计数字符串结构，这类类型不会触发_UStrClr里的原子操作锁。如果字符串长度超过ShortString的255字符限制，可手动管理动态字符数组：

// 示例：用动态数组替代string
TParallel.For(1, 8,
  procedure(i: Integer)
  var
    localChr: Char;
    Data: array of Char;
    index: Integer;
  begin
    SetLength(Data, Length('test1 test2'));
    Move(PChar('test1 test2')^, Data[0], Length(Data) * SizeOf(Char));
    index := 0;
    while true do
    begin
      index := index + 1;
      if index > Length(Data) then
        index := 1;
      localChr := Data[index-1];
      if index > 2 then
        index := 0;
    end;
  end);

2. 优化字符串生命周期，避免频繁销毁重建 #

代码中localstr被频繁赋值，每次赋值都会触发旧字符串的销毁（调用_UStrClr）。可以提前分配固定空间，用直接修改字符的方式替代反复创建新子串：

TParallel.For(1, 8,
  procedure(i: Integer)
  var
    localstr: String;
    Data: String;
    index: Integer;
  begin
    Data := 'test1 test2';
    localstr := ' '; // 提前初始化固定长度的字符串
    index := 0;
    while true do
    begin
      index := index + 1;
      if index > Length(Data) then
        index := 1;
      // 直接修改字符，避免创建新字符串
      localstr[1] := Data[index];
      if index > 2 then
        index := 0;
    end;
  end);

这种方式不会触发旧字符串的销毁操作，也就不会执行AtomicDecrement的锁逻辑。

3. 针对特定代码块使用编译器指令优化 #

在Delphi中，可在确认线程隔离的代码块中使用{$STRINGCHECKS OFF}配合手动内存操作，但这种方式需谨慎，可能引入内存泄漏风险，仅推荐在完全可控的场景下使用。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Hadgehogs