【基础】多线程更新窗体UI的若干方法

前言

在单线程中设置窗体某个控件的值很简单的事，只需要设置控件文本的值就可以了，但是有的业务场景很是复杂，界面上的控件也很多，这种情况下当数据量比较多的时候，在单线程中更新UI不可避免地会发生假死或卡顿现象，用户体验十分不爽，所以必须采用多线程来处理数据和UI。但是如果直接添加一个线程来更新控件信息，就会抛出错误，很显然微软并不希望我们这样做，因为UI控件不是线程安全的，如果随意地在任何线程中改变控件的值，会发生各种奇怪的问题，多个线程间会争夺资源，没有秩序地更改控件的值，显然这是我们不想看到的结果。当然，解决这个问题的方式有很多，在此列出几种常用的方法，做一下记录，温故而知新。

不检测线程间冲突

 由于业务的变更，导致界面控件和数据有所增加，单线程情况下性能堪忧，这时就需要从单线程切换到多线程，我们写的代码可能是这样：

private void btnSetOrg_Click(object sender, EventArgs e)
{
    Thread t = new Thread(new ParameterizedThreadStart(SetOrgValue));
    //Thread t = new Thread(SetOrgValue); 效果同上
    t.Start("Organization");
}

void SetOrgValue(object obj)
{
    this.Org.Text = obj.ToString();
}

上述代码创建一个新的线程，并在新的线程中为Org控件赋值，看起来没什么问题，但当我们运行的时候，会报一个错误：线程间操作无效: 从不是创建控件“Org”的线程访问它。就是说上述代码中的t不是创建TextBox的线程，所以不能访问Org控件的属性。默认只能由创建该控件的线程去访问该控件的数据，否则会导致读写不一致。操作系统中介绍过PV操作，对此有很好的解释。对此有一个极为简单的方法可以避免上述错误，那就是不检测线程间冲突，只需要在构造函数中添加一行代码即可：

public UIForm()
{

    InitializeComponent();
    Control.CheckForIllegalCrossThreadCalls = false; //不检测跨线程调用
}

private void btnSetOrg_Click(object sender, EventArgs e)
{
    Thread t = new Thread(new ParameterizedThreadStart(SetOrgValue));
    //Thread t = new Thread(SetOrgValue); 效果同上
    t.Start("Organization");
}


void SetOrgValue(object obj)
{
    this.Org.Text = obj.ToString();
}

这段代码显然是为了应付线程间操作无效的错误，关闭了跨线程访问UI的检测，允许多线程随意更改控件数据，但最后控件的属性是什么值，只有天知道，所以并不提倡使用该方法。

常用的多线程访问UI控件方式

• 利用Delegate调用
• 利用BackgroundWorker
• 利用SynchronizationContext上下文
• 利用Dispatcher.BeginInvoke

首先说说委托调用的方式更新UI控件的值。每个控件都有一个Bool类型的InvokeRequired属性，表示该控件是否存在创建该控件以外的线程要访问该控件，如果值为True说明存在这样的线程，那么就需要利用委托调用来更新控件的值。把第二部分的代码变更如下：

delegate void SetValue(object obj);

private void btnSetOrg_Click(object sender, EventArgs e)
{
    Thread t = new Thread(new ParameterizedThreadStart(SetOrgValue));
    //Thread t = new Thread(SetOrgValue); 效果同上
    t.Start("Organization");
}

private void UpdateOrg(object obj)
{
    
    if (Org.InvokeRequired)//如果是非创建该控件的线程访问该控件
    {
        SetValue set = SetOrgValue;
        Org.Invoke(set, obj);
    }
    else
    {
        Org.Text = obj.ToString();
    }
}

private void SetOrgValue(object obj)
{
    this.Org.Text = obj.ToString();
}

采用委托的方式，首先要检查访问控件的线程是否是创建该控件的线程，如果不是的话，就采用委托的方式去调用设值的方法。如果从另一个线程调用控件的方法，那么必须使用控件的Invoke方法来将调用封送到适当的线程。网上有一个有趣的比喻，如果某人向你（Org控件）借钱（访问并修改），如果直接去你的钱包拿（设置Org的属性值）是很不安全的，万一直接抢走了呢？所以需要提前告诉你一声说我需要借钱（委托），然后自己拿出钱（线程安全）借给借钱的人。这样理解起来就比较容易接受了。

第二种方式是利用BackgroundWorker来访问控件，其实质上也是创建了新线程，只不过BackgroundWorker做了一个封装，使我们用起来更方便一些。

private void btnSetOrg_Click(object sender, EventArgs e)
{
    using (BackgroundWorker bw = new BackgroundWorker())
    {
        bw.RunWorkerCompleted += new RunWorkerCompletedEventHandler(RunWorkerCompleted);
        bw.DoWork += new DoWorkEventHandler(DoWork);
        bw.RunWorkerAsync("Organization");
    }
}

void RunWorkerCompleted(object sender, RunWorkerCompletedEventArgs e)
{
    //这时后台线程已经完成，并返回了主线程，所以可以直接使用UI控件了
    this.textBox1.Text = e.Result.ToString();
    MessageBox.Show(Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString());//查看当前线程的ID
}       

void DoWork(object sender, DoWorkEventArgs e)
{
    MessageBox.Show(Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString());//查看当前线程的ID
    e.Result = e.Argument;//这里只是简单的把参数当做结果返回，当然也可以在这里做复杂的处理后，再返回自己想要的结果(这里的操作是在另一个线程上完成的)
}

第三种方式就是利用SynchronizationContext上下文。这种方式相对于上面的几种方式不是很常用。使用方式如下：

private void btnSet_Click(object sender, EventArgs e)
{
    Thread t = new Thread(new ParameterizedThreadStart(Run));
    OrgParam _org = new OrgParam() { Context = SynchronizationContext.Current, Org = "Organization" };
    t.Start(_org);
}
void Run(object obj) 
{
    OrgParam org = obj as OrgParam;
    org.Context.Post(SetTextValue, org.Org);
}

void SetTextValue(object obj) 
{
    this.Org.Text = obj.ToString();
}
public class OrgParam 
{
    public SynchronizationContext Context { set; get; }
    public object Org { set; get; }
}

最后一种就是利用Dispatcher.BeginInvoke来更新控件的值。这种方式相对来说比较方便，但是也不是很常用。

private void btnSetOrg_Click(object sender, EventArgs e)
{
   Thread t = new Thread(new ParameterizedThreadStart(SetOrgValue));
   t.Start("Orgnization");
}
private void SetOrgValue(object obj)
{
    this.Dispatcher.BeginInvoke(() => { this.txt.Text = text.ToString(); }); 
}

总结

以上就是多线程下更新控件值的几种方式，虽然方式不一样，但都是为了解决多线程访问控件出现的问题。其中不检测线程间冲突的方法和采用委托的方式只限于WinForm下使用；而最后一种Dispatcher.BeginInvoke只限于Silverlight下使用；而BackgroundWorker和SynchronizationContext这两种方式是适用于Winform/Silverlight的。以前在写WinForm的时候，只知道采用委托的方式和BackgroundWorker来解决跨线程访问控件的问题，现在回头看看这块的内容，又知道了几种解决问题的方式，也许这就是孔子老人家所说的“温故而知新”吧。马上就要过年了，提前祝大家新年快乐！