Windows 消息机制

目录

• Windows 和消息
  • 消息和消息队列
    • Windows消息类型
    • Windows系统的整个消息系统分为3个层级
  • Q&A
• WinForm程序中消息处理的相关方法
  • 其他代码片段
• 相关参考

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Windows 和消息

消息和消息队列

名称	说明
消息和消息队列	本部分介绍消息和消息队列，以及如何在应用程序中使用它们。
关于消息和消息队列	本部分讨论 Windows 消息和消息队列。
使用消息和消息队列	以下代码示例演示如何执行与 Windows 消息和消息队列关联的以下任务。
消息引用	包含 API 引用。

Windows消息类型

根据消息的来源进行分类，可以分为：

• 系统定义的消息
• 应用程序定义的消息
  

根据消息的路由方式分类，可以分为：

• 队列消息
• 非队列消息

Windows系统的整个消息系统分为3个层级

1. Windows内核的系统消息队列

   Windows内核维护着一个全局的系统消息队列；按照线程的不同，系统消息队列中的消息会分发到应用程序的UI线程的消息队列中；

2. 应用程序UI线程消息队列

   应用程序的每一个UI线程都有自己的消息循环，会不停地从自己的消息队列取出消息，并发送给Windows窗体对象(WinForm控件)；

3. 每个控件自己的消息处理函数

   WinForm 中的 void WndProc(ref Message m) 消息处理函数

Q&A

1. 进程消息队列(应用程序消息队列)和主线程的消息队列是一回事吗？

在 WinForm 程序中，进程消息队列指的是主线程的消息队列。WinForm 应用程序是单线程的，所有的 UI 操作都必须在主线程中执行。当用户与应用程序的界面交互时，操作系统会将相关的消息发送到应用程序的消息队列中，然后主线程从消息队列中逐个获取并处理这些消息，以更新界面状态和响应用户操作。因此，进程消息队列实际上就是主线程的消息队列。

2. 线程中消息队列消息的结构是怎样的?

typedef struct tagMSG {
  // 接收消息的窗口的句柄。 当消息是线程消息时，此成员为 NULL 。
  HWND   hwnd;
  // 消息的标识符。 应用程序只能使用低字;高字由系统保留。
  UINT   message;
  // 消息的附加信息。 确切含义取决于 消息 成员的值。
  WPARAM wParam;
  // 消息的附加信息。 确切含义取决于 消息 成员的值。
  LPARAM lParam;
  // 消息的发布时间。
  DWORD  time;
  // 发布消息时的光标位置（以屏幕坐标表示）。
  POINT  pt;
  // 
  DWORD  lPrivate;
} MSG, *PMSG, *NPMSG, *LPMSG;

msg 结构 (winuser.h)

3. 在WinForm程序中线程Id和托管线程Id是一回事吗？

线程Id和托管线程Id是不一样的！

可以通过以下方法获取线程的Id

        /// <summary>
        /// 获取操作系统线程ID，Windows 10下的偏移量为0x022C(x64-bit-Application)和0x0160(x32-bit-Application)：
        /// https://www.ibckf.com/questions/1679243
        /// </summary>
        /// <param name="thread"></param>
        /// <returns></returns>
        public static int GetNativeThreadId(Thread thread)
        {
            var f = typeof(Thread).GetField("DONT_USE_InternalThread",
                BindingFlags.GetField | BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Instance);
 
            var pInternalThread = (IntPtr)f.GetValue(thread);
            var nativeId = Marshal.ReadInt32(pInternalThread, (IntPtr.Size == 8) ? 0x022C : 0x0160); // found by analyzing the memory
            return nativeId;
        }

获取当前线程的托管线程Id

        public static string CurrentThreadId
        {
            get
            {
                var thread = Thread.CurrentThread;
                var threadId = GetNativeThreadId(thread);
                return $"{thread.ManagedThreadId} - ({threadId}, 0x{threadId.ToString("x2")})";
            }
        }

4. 知道控件的句柄如何获取该控件所在的进程和线程信息？

    public static class Extensions
    {
        // 导入 Windows API 函数
 
        /// <summary>
        /// 检索创建指定窗口的线程的标识符，以及创建该窗口的进程（可选）的标识符。
        /// GetWindowThreadProcessId 函数 : https://learn.microsoft.com/zh-cn/windows/win32/api/winuser/nf-winuser-getwindowthreadprocessid
        /// </summary>
        /// <param name="hWnd">控件句柄</param>
        /// <param name="processId">控件所属进程Id</param>
        /// <returns>控件所属线程Id</returns>
        [DllImport("user32.dll")]
        private static extern int GetWindowThreadProcessId(IntPtr hWnd, out int processId);
 
        public static void ConsoleHandleInfo(this Control ctrl, string name)
        {
            var handle = ctrl.Handle;
            var threadId = GetWindowThreadProcessId(handle, out int processId);
            Console.WriteLine($"{ThreadInfo.CurrentThreadId} -> 创建 {name} 的进程Id = {processId}，线程Id = {threadId}");
        }
    }

WinForm程序中消息处理的相关方法

按调用顺序依次介绍，可以对消息进行拦截与处理

1. IMessageFilter的消息处理

   IMessageFilter 接口

   一般处理逻辑，在构造函数中调用Application.AddMessageFilter(this);添加消息筛选器，在析构函数中调用Application.RemoveMessageFilter(this);移除消息筛选器，然后重写PreProcessMessage消息处理函数。

   返回值：如果消息已处理，则为 true；否则为 false。

   影响级别：应用程序级

2. Control.PreProcessMessage

   在调度键盘或输入消息之前，在消息循环内对它们进行预处理（键盘消息预处理函数）。

   返回值：如果消息已由控件处理，则为 true；否则为 false。

   影响级别：应用程序级

   重写 PreProcessMessage时，控件返回 true 以指示它已处理消息。 对于控件未处理的消息，应返回 base.PreProcessMessage 的结果 。 控件通常会替代更专用的方法之一，例如 IsInputChar、 IsInputKey、 ProcessCmdKey、 ProcessDialogChar或 ProcessDialogKey ，而不是重写 PreProcessMessage。

   Control.PreProcessMessage(Message) 方法

3. 键盘消息的其他处理函数，如 protected override bool IsInputKey(Keys keyData)

4. 控件的消息处理函数

           protected override void WndProc(ref Message m)
           {
               // 控件内消息处理函数
               //Console.WriteLine($"WndProc-> {m}");
               base.WndProc(ref m);
           }

其他代码片段

bool PreProcessMessage(ref Message msg)实现

    /// <summary>
    ///  This method is called by the application's message loop to pre-process input messages before they
    ///  are dispatched. If this method processes the message it must return true, in which case the message
    ///  loop will not dispatch the message.
    /// </summary>
    /// <remarks>
    ///  <para>
    ///   The messages that this method handles are WM_KEYDOWN, WM_SYSKEYDOWN, WM_CHAR, and WM_SYSCHAR.
    ///  </para>
    ///  <para>
    ///   For WM_KEYDOWN and WM_SYSKEYDOWN messages, this first calls <see cref="ProcessCmdKey(ref Message, Keys)"/>
    ///   to check for command keys such as accelerators and menu shortcuts. If it doesn't process the message, then
    ///   <see cref="IsInputKey(Keys)"/> is called to check whether the key message represents an input key for the
    ///   control. Finally, if <see cref="IsInputKey(Keys)"/> indicates that the control isn't interested in the key
    ///   message, then <see cref="ProcessDialogKey(Keys)"/> is called to check for dialog keys such as TAB, arrow
    ///   keys, and mnemonics.
    ///  </para>
    ///  <para>
    ///   For WM_CHAR messages, <see cref="IsInputChar(char)"/> is first called to check whether the character
    ///   message represents an input character for the control. If <see cref="IsInputChar(char)"/> indicates that
    ///   the control isn't interested in the character message, then <see cref="ProcessDialogChar(char)"/> is
    ///   called to check for dialog characters such as mnemonics.
    ///  </para>
    ///  <para>
    ///   For WM_SYSCHAR messages, this calls <see cref="ProcessDialogChar(char)"/> to check for dialog characters
    ///   such as mnemonics.
    ///  </para>
    ///  <para>
    ///   When overriding this method, a control should return true to indicate that it has processed the message.
    ///   For messages that aren't  processed by the control, the result of "base.PreProcessMessage()" should be
    ///   returned.
    ///  </para>
    ///  <para>
    ///   Controls will typically override one of the more specialized methods (<see cref="IsInputChar(char)"/>,
    ///   <see cref="IsInputKey(Keys)"/>, <see cref="ProcessCmdKey(ref Message, Keys)"/>, <see cref="ProcessDialogChar(char)"/>,
    ///   or <see cref="ProcessDialogKey(Keys)"/>) instead of overriding this method.
    ///  </para>
    /// </remarks>
    public virtual bool PreProcessMessage(ref Message msg)
    {
        bool result;
 
        if (msg.MsgInternal == PInvoke.WM_KEYDOWN || msg.MsgInternal == PInvoke.WM_SYSKEYDOWN)
        {
            if (!GetExtendedState(ExtendedStates.UiCues))
            {
                ProcessUICues(ref msg);
            }
 
            Keys keyData = (Keys)(nint)msg.WParamInternal | ModifierKeys;
            if (ProcessCmdKey(ref msg, keyData))
            {
                result = true;
            }
            else if (IsInputKey(keyData))
            {
                SetExtendedState(ExtendedStates.InputKey, true);
                result = false;
            }
            else
            {
                result = ProcessDialogKey(keyData);
            }
        }
        else if (msg.MsgInternal == PInvoke.WM_CHAR || msg.MsgInternal == PInvoke.WM_SYSCHAR)
        {
            if (msg.MsgInternal == PInvoke.WM_CHAR && IsInputChar((char)(nint)msg.WParamInternal))
            {
                SetExtendedState(ExtendedStates.InputChar, true);
                result = false;
            }
            else
            {
                result = ProcessDialogChar((char)(nint)msg.WParamInternal);
            }
        }
        else
        {
            result = false;
        }
 
        return result;
    }

相关参考

1. msg 结构 (winuser.h)
2. Message 结构
3. 关于消息和消息队列
4. 使用消息和消息队列
5. Windows消息机制（MFC深度详解）
6. windows消息机制深入详解
7. WINDOWS消息，消息的解析可以参考此篇
8. 线程与消息队列，介绍线程间相互通信相关的函数