Запуск фоновых Python-функций в Delphi: решение проблемы ACCESS_VIOLATION

Delphi , Программа и Интерфейс , Приложение своё

В данной статье мы рассмотрим проблему запуска Python-функций в фоновом режиме из Delphi, используя компоненты PyScripter, и столкнемся с ошибкой ACCESS_VIOLATION. Мы проанализируем предложенное решение и предложим альтернативные подходы. Примеры кода будут представлены на Object Pascal (Delphi).

Проблема:

Пользователь JGMS столкнулся с проблемой при попытке запуска Python-функции PyForm.Add_Copyright_Using_Python, добавляющей водяной знак авторского права к изображениям, в фоновом потоке из Delphi. При использовании TTask.Run или TPyThread возникает ошибка ACCESS_VIOLATION. При попытке параллельной обработки изображений через TPyThread также возникает ошибка при освобождении PythonEngine (DestroyEngine).

Анализ проблемы:

Ошибка ACCESS_VIOLATION обычно указывает на попытку доступа к памяти, к которой поток не имеет прав доступа. В контексте использования Python в Delphi, это часто связано с проблемами управления памятью и потокобезопасностью при работе с Python Engine.

Предложенное решение (частичное):

Пользователь pyscripter предположил, что исключение в ExecString может приводить к тому, что событие не сигнализируется, и предложил модифицировать ExecuteWithPython для гарантированного вызова Event.Signal в блоке finally:

procedure TPyThread.ExecuteWithPython;
begin
  try
    GetPythonEngine.ExecString(Script);
  finally
    Event.Signal;
   end;
end;

Это решение позволяет гарантировать, что Event.WaitFor завершится, даже если в Python-коде произошла ошибка. Однако, это не решает основную проблему с ACCESS_VIOLATION.

Альтернативные решения и пояснения:

1. Проблемы с потокобезопасностью GIL (Global Interpreter Lock):

Python использует GIL, который позволяет только одному потоку выполнять Python-код в каждый момент времени. Это может быть причиной проблем при использовании emNewInterpreterOwnGIL. Не все Python-модули совместимы с этим режимом. PIL (Pillow) и OpenCV могут быть не потокобезопасными.

Решение:

• Использовать emNewState: Вместо emNewInterpreterOwnGIL попробуйте использовать emNewState. Этот режим создает новый Python state в рамках существующего процесса, что может быть более стабильным. emNewInterpreter не дает прироста производительности по сравнению с emNewState.

 TPyThread.Create(emNewState);

1. Синхронизация доступа к ресурсам:

Если несколько потоков пытаются одновременно получить доступ к одним и тем же файлам или ресурсам, это может привести к ACCESS_VIOLATION.

Решение:

• Использовать критические секции (Critical Sections): Используйте TCriticalSection для защиты доступа к общим ресурсам, таким как файлы.

var FFileLock: TCriticalSection;

// В конструкторе класса:
FFileLock := TCriticalSection.Create;

// В потоке:
FFileLock.Acquire;
try // Работа с файлом
// ...
finally FFileLock.Release;
end; 

1. Проверка совместимости Python-модулей:

Убедитесь, что используемые Python-модули (PIL, OpenCV) потокобезопасны и совместимы с многопоточной средой.

Решение:

• Использовать потокобезопасные альтернативы: Если PIL или OpenCV вызывают проблемы, рассмотрите возможность использования других библиотек для обработки изображений, которые лучше поддерживают многопоточность.

• Выполнять операции с изображениями в основном потоке: Если потокобезопасность модулей не может быть гарантирована, можно передавать данные изображений в основной поток Delphi и выполнять операции там.

• Обработка исключений в Python-коде:

Необработанные исключения в Python-коде могут приводить к непредсказуемым результатам и ошибкам ACCESS_VIOLATION.

Решение:

• Добавить обработку исключений в Python-код: Используйте блоки try...except в Python-коде для обработки возможных исключений, таких как ошибки открытия файлов, ошибки обработки изображений и т.д.

try:
 img = Image.open(input_path)
  # ...
except Exception as e: print(f"Error processing image: {e}")
return

1. Проверка пути к Python и зависимостям:

Убедитесь, что Delphi правильно настроен для работы с Python, и что все необходимые зависимости установлены и доступны.

Решение:

• Проверка sys.path: Как предложил pyscripter, добавьте import sys; print(sys.path) в Python-код, чтобы убедиться, что используются правильные версии Python и установлены необходимые модули.

• Управление памятью:

Убедитесь, что объекты Python правильно освобождаются после использования. Иногда, утечки памяти могут приводить к ACCESS_VIOLATION.

Решение:

• Использовать with statement (context managers) в Python: Для автоматического освобождения ресурсов, например, файлов.

with Image.open(input_path) as img: # ...

1. Отладка:

Используйте отладчик Delphi для пошагового выполнения кода и выявления места, где происходит ACCESS_VIOLATION.

Решение:

• Использовать точки останова (breakpoints) и просмотр переменных: Это поможет определить, какие данные вызывают проблему и в какой момент времени.

Пример альтернативного решения (использование emNewState и критической секции):

unit MyPythonUnit;

interface

uses
  System.Classes, System.SyncObjs, PythonEngine, Vcl.Dialogs;

type
  TMyPythonThread = class(TPyThread)
  private
    FInputPath: string;
    FFileLock: TCriticalSection;
  protected
    procedure ExecuteWithPython; override;
  public
    constructor Create(const AInputPath: string; AFileLock: TCriticalSection); reintroduce;
    destructor Destroy; override;
  end;

implementation

constructor TMyPythonThread.Create(const AInputPath: string; AFileLock: TCriticalSection);
begin
  inherited Create(False); // Не приостанавливать поток сразу
  FInputPath := AInputPath;
  FFileLock := AFileLock;
  PythonScript := 'import piexif\n' +
                  'from PIL import Image\n' +
                  '\n' +
                  'def mirror(input_path):\n' +
                  '    try:\n' +
                  '        with Image.open(input_path) as img:\n' +
                  '            try:\n' +
                  '                exif_dict = piexif.load(img.info["exif"])\n' +
                  '            except:\n' +
                  '                exif_OK = False\n' +
                  '            else:\n' +
                  '                exif_OK = True\n' +
                  '            rot_img = img.transpose(method=Image.FLIP_LEFT_RIGHT)\n' +
                  '            w, h = rot_img.size\n' +
                  '            if exif_OK:\n' +
                  '                exif_dict["0th"][piexif.ImageIFD.XResolution] = (w, 1)\n' +
                  '                exif_dict["0th"][piexif.ImageIFD.YResolution] = (h, 1)\n' +
                  '                try:\n' +
                  '                    exif_bytes = piexif.dump(exif_dict)\n' +
                  '                except:\n' +
                  '                    rot_img.close()\n' +
                  '                    return\n' +
                  '                FFileLock.Acquire; // Захват блокировки перед записью\n' +
                  '                try:\n' +
                  '                    rot_img.save(input_path, "jpeg", exif=exif_bytes, quality=95)\n' +
                  '                finally:\n' +
                  '                    FFileLock.Release; // Освобождение блокировки\n' +
                  '            else:\n' +
                  '                FFileLock.Acquire; // Захват блокировки перед записью\n' +
                  '                try:\n' +
                  '                    rot_img.save(input_path, "jpeg", quality=95)\n' +
                  '                finally:\n' +
                  '                    FFileLock.Release; // Освобождение блокировки\n' +
                  '            rot_img.close()\n' +
                  '    except Exception as e:\n' +
                  '        print(f"Error processing image {input_path}: {e}")\n' +
                  '\n' +
                  f'mirror("{FInputPath}")';
  ThreadType := emNewState;
  FreeOnTerminate := True;
end;

destructor TMyPythonThread.Destroy;
begin
  inherited;
end;

procedure TMyPythonThread.ExecuteWithPython;
begin
  try
    GetPythonEngine.ExecString(PythonScript);
  except
    on E: Exception do
      TThread.Synchronize(nil, procedure begin ShowMessage('Python Error: ' + E.Message); end);
  finally
    Event.Signal;
  end;
end;

end.

// Использование:
var
  I, N: Integer;
  InArray: TStringDynArray;
  FFileLock: TCriticalSection;
  Event: TCountdownEvent;

begin
  InArray := TDirectory.GetFiles(MapBron,'*' + ExtensieFotoBestand);
  N := Length(InArray);
  if N = 0 then Exit;

  FFileLock := TCriticalSection.Create;
  try
    CreatePyEngine;
    try
      Event := TCountdownEvent.Create(N);
      for I := 0 to N - 1 do
      begin
        TMyPythonThread.Create(InArray[I], FFileLock).Start;
      end;
      Event.WaitFor;
    finally
      Event.Free;
      DestroyEngine;
    end;
  finally
    FFileLock.Free;
  end;
end;

Вывод:

Ошибка ACCESS_VIOLATION при запуске Python-функций в Delphi в фоновом режиме может быть вызвана различными факторами, включая проблемы с потокобезопасностью GIL, синхронизацией доступа к ресурсам и обработкой исключений. Предложенные решения и альтернативные подходы помогут вам диагностировать и устранить эту проблему. Важно тщательно протестировать код в многопоточной среде и убедиться, что все используемые библиотеки потокобезопасны. Использование emNewState и критических секций - это хороший старт для решения проблем с многопоточностью при работе с Python в Delphi. Также, не забывайте про обработку исключений в Python коде.

Создано по материалам из источника по ссылке.

В статье рассматривается решение проблемы ACCESS_VIOLATION при запуске фоновых Python-функций в Delphi, предлагаются альтернативные подходы, связанные с потокобезопасностью GIL, синхронизацией доступа к ресурсам и обработкой исключений, а также приводятс

Комментарии и вопросы

Получайте свежие новости и обновления по Object Pascal, Delphi и Lazarus прямо в свой смартфон. Подпишитесь на наш Telegram-канал delphi_kansoftware и будьте в курсе последних тенденций в разработке под Linux, Windows, Android и iOS

:: Главная :: Приложение своё ::