C# Winform 跨线程更新UI控件常用方法汇总

概述

C#Winform编程中，跨线程直接更新UI控件的做法是不正确的，会时常出现“线程间操作无效: 从不是创建控件的线程访问它”的异常。处理跨线程更新Winform UI控件常用的方法有4种：
1. 通过UI线程的SynchronizationContext的Post/Send方法更新；
2. 通过UI控件的Invoke/BeginInvoke方法更新；

3. 通过BackgroundWorker取代Thread执行异步操作；
4. 通过设置窗体属性，取消线程安全检查来避免"跨线程操作异常"（非线程安全，建议不使用）。
下文中对以上3种方法应用进行举例说明，希望能对初识C# Winform的同学们有些帮助。

成文表分享交流之意，惶恐水平有限，文中理解和表述有错误之处还请大家多被批评指正。

更新记录：

2018年2月3日，根据网友评论提示更新错别字，BegainInvoke=》BeginInvoke。

正文

1. 通过UI线程的SynchronizationContext的Post/Send方法更新

用法： 

        //共分三步
        //第一步：获取UI线程同步上下文（在窗体构造函数或FormLoad事件中）
        /// <summary>
        /// UI线程的同步上下文
        /// </summary>
        SynchronizationContext m_SyncContext = null;
        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
            //获取UI线程同步上下文
            m_SyncContext = SynchronizationContext.Current;
            //Control.CheckForIllegalCrossThreadCalls = false;
        }
        //第二步：定义线程的主体方法
        /// <summary>
        /// 线程的主体方法
        /// </summary>
        private void ThreadProcSafePost()
        {
            //...执行线程任务

            //在线程中更新UI（通过UI线程同步上下文m_SyncContext）
            m_SyncContext.Post(SetTextSafePost, "This text was set safely by SynchronizationContext-Post.");

            //...执行线程其他任务
        }
        //第三步：定义更新UI控件的方法
        /// <summary>
        /// 更新文本框内容的方法
        /// </summary>
        /// <param name="text"></param>
        private void SetTextSafePost(object text)
        {
            this.textBox1.Text = text.ToString();
        }
        //之后,启动线程
        /// <summary>
        /// 启动线程按钮事件
        /// </summary>
        /// <param name="sender"></param>
        /// <param name="e"></param>
        private void setSafePostBtn_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            this.demoThread = new Thread(new ThreadStart(this.ThreadProcSafePost));
            this.demoThread.Start();
        }

说明：三处加粗部分是关键。该方法的主要原理是：在线程执行过程中，需要更新到UI控件上的数据不再直接更新，而是通过UI线程上下文的Post/Send方法，将数据以异步/同步消息的形式发送到UI线程的消息队列；UI线程收到该消息后，根据消息是异步消息还是同步消息来决定通过异步/同步的方式调用SetTextSafePost方法直接更新自己的控件了。

在本质上，向UI线程发送的消息并是不简单数据，而是一条委托调用命令。

//在线程中更新UI（通过UI线程同步上下文m_SyncContext）
m_SyncContext.Post(SetTextSafePost, "This text was set safely by SynchronizationContext-Post.");
可以这样解读这行代码：向UI线程的同步上下文（m_SyncContext）中提交一个异步消息(UI线程，你收到消息后以异步的方式执行委托,调用方法SetTextSafePost，参数是“this text was ....”).

 

2.通过UI控件的Invoke/BeginInvoke方法更新

用法：与方法1类似，可分为三个步骤。

        // 共分三步

        // 第一步：定义委托类型
        // 将text更新的界面控件的委托类型
        delegate void SetTextCallback(string text);

        //第二步：定义线程的主体方法
        /// <summary>
        /// 线程的主体方法
        /// </summary>
        private void ThreadProcSafe()
        {
            //...执行线程任务

            //在线程中更新UI（通过控件的.Invoke方法）
            this.SetText("This text was set safely.");

            //...执行线程其他任务
        }
        //第三步：定义更新UI控件的方法
        /// <summary>
        /// 更新文本框内容的方法
        /// </summary>
        /// <param name="text"></param>
        private void SetText(string text)
        {
            // InvokeRequired required compares the thread ID of the 
            // calling thread to the thread ID of the creating thread. 
            // If these threads are different, it returns true. 
            if (this.textBox1.InvokeRequired)//如果调用控件的线程和创建创建控件的线程不是同一个则为True
            {
                while (!this.textBox1.IsHandleCreated)
                {
                    //解决窗体关闭时出现“访问已释放句柄“的异常
                    if (this.textBox1.Disposing || this.textBox1.IsDisposed)
                        return;
                }
                SetTextCallback d = new SetTextCallback(SetText);
                this.textBox1.Invoke(d, new object[] { text });
            }
            else
            {
                this.textBox1.Text = text;
            }
        }
        //之后,启动线程
        /// <summary>
        /// 启动线程按钮事件
        /// </summary>
        /// <param name="sender"></param>
        /// <param name="e"></param>
        private void setTextSafeBtn_Click(
            object sender,
            EventArgs e)
        {
            this.demoThread =
                new Thread(new ThreadStart(this.ThreadProcSafe));

            this.demoThread.Start();
        }

说明：这个方法是目前跨线程更新UI使用的主流方法，使用控件的Invoke/BeginInvoke方法，将委托转到UI线程上调用，实现线程安全的更新。原理与方法1类似，本质上还是把线程中要提交的消息，通过控件句柄调用委托交到UI线程中去处理。

解决窗体关闭时出现“访问已释放句柄“的异常部分代码参考博客园-事理同学的文章。

 

3.通过BackgroundWorker取代Thread执行异步操作

用法：

        //共分三步

        //第一步：定义BackgroundWorker对象，并注册事件（执行线程主体、执行UI更新事件）
        private BackgroundWorker backgroundWorker1 =null;
        public Form1()
        {
            InitializeComponent();

           
            backgroundWorker1 = new System.ComponentModel.BackgroundWorker();
            //设置报告进度更新
            backgroundWorker1.WorkerReportsProgress = true;
            //注册线程主体方法
            backgroundWorker1.DoWork += new DoWorkEventHandler(backgroundWorker1_DoWork);
            //注册更新UI方法
            backgroundWorker1.ProgressChanged += new ProgressChangedEventHandler(backgroundWorker1_ProgressChanged);
            //backgroundWorker1.RunWorkerCompleted += new System.ComponentModel.RunWorkerCompletedEventHandler(this.backgroundWorker1_RunWorkerCompleted);
        }

        //第二步：定义执行线程主体事件
        //线程主体方法
        public void backgroundWorker1_DoWork(object sender, DoWorkEventArgs e)
        {
            //...执行线程任务

            //在线程中更新UI（通过ReportProgress方法）
            backgroundWorker1.ReportProgress(50, "This text was set safely by BackgroundWorker.");

            //...执行线程其他任务
        }
        //第三步：定义执行UI更新事件
        //UI更新方法
        public void backgroundWorker1_ProgressChanged(object sender, ProgressChangedEventArgs e)
        {
            this.textBox1.Text = e.UserState.ToString();
        }
        //之后，启动线程
        //启动backgroundWorker
        private void setTextBackgroundWorkerBtn_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            this.backgroundWorker1.RunWorkerAsync();
        }

说明：C# Winform中执行异步任务时，BackgroundWorker是个不错的选择。它是EAP（Event based Asynchronous Pattern）思想的产物，DoWork用来执行异步任务，在任务执行过程中/执行完成后，我们可以通过ProgressChanged，ProgressCompleteded事件进行线程安全的UI更新。

需要注意的是：//设置报告进度更新
            backgroundWorker1.WorkerReportsProgress = true;
默认情况下BackgroundWorker是不报告进度的，需要显示设置报告进度属性。

 

4. 通过设置窗体属性，取消线程安全检查来避免"线程间操作无效异常"（非线程安全，建议不使用）

用法：将Control类的静态属性CheckForIllegalCrossThreadCalls为false。

      public Form1()
        {
            InitializeComponent();
            //指定不再捕获对错误线程的调用
            Control.CheckForIllegalCrossThreadCalls = false;
        }

说明：通过设置CheckForIllegalCrossThreadCalls属性，可以指示是否捕获线程间非安全操作异常。该属性值默认为ture，即线程间非安全操作是要捕获异常的（"线程间操作无效"异常）。通过设置该属性为false简单的屏蔽了该异常。Control.CheckForIllegalCrossThreadCalls的注释如下

        //
        // 摘要:
        //     获取或设置一个值，该值指示是否捕获对错误线程的调用，这些调用在调试应用程序时访问控件的 System.Windows.Forms.Control.Handle
        //     属性。
        //
        // 返回结果:
        //     如果捕获了对错误线程的调用，则为 true；否则为 false。
        [EditorBrowsable(EditorBrowsableState.Advanced)]
        [DesignerSerializationVisibility(DesignerSerializationVisibility.Hidden)]
        [SRDescription("ControlCheckForIllegalCrossThreadCalls")]
        [Browsable(false)]
        public static bool CheckForIllegalCrossThreadCalls { get; set; }    

综述：

文中介绍的4种方法，前三种是线程安全的 ，可在实际项目中因地制宜的使用。最后一种方法是非线程安全的，初学者可以实验体会但不建议使用它。

下面列表对比一下这四种方法 

方法	线程安全	支持异步/同步	其他
UI SyncContext更新	是	Post/Send	尽量在窗体构造函数、FormLoad中获取同步上下文
控件Invoke	是	control.Invoke/BeginInvoke	注意检查控件句柄是否已释放
BackgroundWorker更新	是	ProgressChanged、RunWorkerCompleted 事件同步更新	报告进度
CheckForIllegalCrossThreadCalls 取消跨线程调用检查	否	同步更新	简单，不建议使用

 

 

 

 

 

 

 

 

参考资料：

瑞奇特（Jeffrey Richter），《clr var C#》

MSDN， How to: Make Thread-Safe Calls to Windows Forms Controls

事理，C#线程中安全访问控件（重用委托，避免繁复的delegate,Invoke）总结