多线程下WinForm开发应该注意哪些问题？

昨日，与一同事一起在修一个多线程下使用我们的控件产品的Bug。现将相关的经验发布在这里。

1. 标准WinForm控件不支持多线程访问

这一点，其实是Windows的机制。.NET 中每一个Control其实都是一个Window，使用这些Window，原则上都应该在创建这个Window的线程中。否则，会产生异常。这一点，似乎Windows也没有强制约束。某些操作可能会扔异常，而有些情况下却不会。比如：访问这个Window的某些属性。

因此，.NET在Control上暴露了Invork方法，以实现将操作发送到Control所属的线程中执行。细节，可以参考我以前的一篇帖子。

这一点，已经是标准做法。所以不能称之为Bug。

现在我们来看一下出现了什么Bug。用户的应用程序中，某些时候需要启动一个新的线程，在这个线程中构造并显示一个Form，其中包含我们的控件。当用户启动后，发现我们的产品不能够正确地显示。

什么原因呢？

2. 静态成员是元凶

根据经验，这种情况下的问题一般都出在静态成员上。我们在开发中，经常为了优化性能，而将一些对象缓存在静态成员中。如果我们将一个包含Window的对象缓存在静态对象中，对它的调用就可能会产生异常。

大家都知道，静态成员是属于整个AppDomain的，也就是说，所有的线程在共享同一个静态对象。当另外一个线程调用静态对象上的方法时，根据前面的规则（WinForm控件不支持多线程访问），异常产生了。

呵呵，这一点，是我在以前修Bug中的经验。但是，昨天似乎并不灵验。整个出现异常的部分没有发现缓存静态的Window对象。

经验告诉我，肯定是静态成员惹得祸。先看出问题的代码，发现这里缓存了一个静态的Bitmap。

难道是，这个Bitmap不允许跨线程访问？对这个Bitmap对象进行了锁(Lock)操作后，发现问题解决。于是得出了下面的经验。

3. 某些GDI对象也不允许跨线程访问

GDI对象（包括GDI+对象）都是有Handle的。可能在某些情况下，微软也不保证跨线程访问的可靠性。从昨天的调试结果来看，这些对象应该是不允许多个线程并发访问。这一点并没有太多的跟踪和调试，如果你有兴趣，可以尝试的再跟一下。

通过对这些对象加锁，避免并发访问，似乎问题已经解决。但是因为这一部分被使用的非常频繁（否则我们也不加Cache了），加锁后，发现对控件的性能产生很大的影响。看来仅仅加锁是不能解决所有问题的。

于是，昨天从Winking那里学了一着。

4. System.ThreadStaticAttribute

这个属性标示一个静态对象在每个线程中是独立的。因此，我们只要在这些缓存字段上加上这个属性。哈哈，问题解决。喔，看起来解决的太轻松了。先别急，现实往往比想象中残酷。

5. 静态对象的初始化的问题

我们一般会使用两种方式初始化静态对象。静态构造函数 和 第一次访问时。（我们经常会在静态对象的声明后面直接进行初始化，这种情况其实也是通过静态构造函数进行初始化的。只是编译器帮助我们将这些代码移动到了静态构造函数里面。因此，这里不单独讨论。）

如果我们将静态字段标记为线程唯一的，静态构造函数就不能够正确地初始化这个字段了。因为，静态构造函数只被调用一次。（它没有办法标记为线程唯一的:))

于是,这里就需要使用延迟构建模式。我们需要将这些静态成员声明为属性，在其Get函数中判断对象是否为空（或默认值，值类型）。从而确定是否需要构造缓存对象。 

6. 总结

呵呵，至此，所有的问题都解决了，Bug也已经修复。总体来说，静态对象始终是一个不安全因素。在目前我负责的项目中，我们是尽量避免使用静态成员。如果需要缓存对象，我们也会将这些缓存对象放在一个特定的池中。确保缓存对象是面向特定实例的而不是全局的。避免出现上面的问题。

相关文章：.NET下跨线程访问Control。