无论是WIN32还是Windows Form还是WPF还是Swing,都不支持GUI线程之外的线程直接访问其API。今天我们来回顾一下这个发展过程。一个普通的操作是怎么被封装封装再封装的。
Win32
在Windows SDK时代,我们都知道,界面就是一个大的WndProc控制的。
switch (message)
{
case WM_PAINT:
![](/images/dot.gif)
case WM_DESTROY:
![](/images/dot.gif)
default:
return DefWindowProc(hWnd, message, wParam, lParam);
}
如果我们需要另外一个线程去做一些耗时的IO操作,同时要回调回来更新的界面,这个时候要么自己定义一个回调队列,然后在WM_IDLE的时候处理,要么就利用窗口本身的消息队列,自己创建一个消息类型:
// at startup
int OUR_APP_IO_COMPLETED = RegisterWindowMessage("OUR_APP_IO_COMPLETED");
----
// after io completed
PostMessage(hwnd, OUR_APP_IO_COMPLETED, xxx, xxx);
这样,我们就可以让界面更新的操作在GUI线程完成了。
.NET 1.0 Windows Forms
Windows Forms的出现使得很多东西简单多了。跨线程的GUI操作也简化了许多。因为我们有了Delegate和Control.Invoke。前者就是一个函数指针的升级版,Control.Invoke就是PostMessage的升级版:
public delegate void IOCompletedHandler();
public void OnIOCompleted() {
control.Invoke(new IOCompletedHandler(HandleIOCompleted));
}
public void HandleIOCompleted() {
}
在内部Control维护了一个threadCallbackList。调用Invoke相当于
1、把Delegate和参数封装到一起,压入到threadCallbackList中
2、确保ThreadCallbackMessage被注册了(RegisterWindowMessage)
3、PostMessage,触发Callback
4、WaitForHandle,等待GUI线程完成处理(如果是BeginInvoke则可以省略这个步骤)
而Windows Forms的WndProc的消息循环,就需要加一个case语句,来响应PostMessage。在得到消息的同时,去threadCallbackList中取出需要回调的Delegate,然后一一调用。
Control.Invoke确实是让我们的生活方便很多。但是它还是不能避免所谓的BeginInvoke之舞(BeginInvoke Dance):
//http://ikriv.com:8765/en/prog/info/dotnet/MysteriousHang.html
delegate void MyHandlerDelegate();
void MyHandler()
{
// "The BeginInvoke dance"
if (this.InvokeRequired) // assuming this descends from Control
{
BeginInvoke( new MyHandlerDelegate(MyHandler) );
return;
}
// assume we are on the main GUI thread
do GUI stuff
}
InvokeRequired内部实现就是线程安全地比较一下当前线程和GUI线程的线程ID是不是相等的。
另外Control.Invoke还需要我们确保对应的Control的句柄已经创建。为了避免这个问题,WinForm有一个MarshingControl可以给我们使用。
Application.ThreadContext.FromCurrent().MarshingControl;
.NET 2.0 Windows Forms
如果我提供了一个回调接口。我一般会直接调用回调方法,如果我知道回调方法必须在GUI线程中执行的话,用必须用Control.Invoke来调用回调方法。所以,在缺乏信息的情况下,回调接口的提供者是没有办法保证回调方法的执行线程的环境的。所以,按照Strategy模式,我们可以定义一个CallbackStrategy
public interface CallbackExecutor {
void Execute(Delegate callback, object[] args);
}
public class DefaultCallbackExecutor : CallbackExecutor {
public void Execute(Delegate callback, object[] args) {
callback.Invoke(args);
}
}
public class WindowsFormsCallbackExecutor : CallbackExecutor {
private Control marshalingControl;
public WindowsFormsCallbackExecutor() {
Application.ThreadContext context = Application.ThreadContext.FromCurrent();
if (context != null)
{
this.marshalingControl= context.MarshalingControl;
}
}
public void Execute(Delegate callback, object[] args) {
marshalingControl.Invoke(callback, args);
}
}
然后回调方法的提供者就不用为难了,它只要调用CallbackExecutor就可以了,同时回调方法也可以安心地直接去干自己的事情。从而,谁都不需要做BeginInvoke Dance了。
这就是.NET引入的SynchronizationContext的基本原理。由于微软不是接口爱好者,所以它省去了共同的那个接口,直接让WindowsFormSynchronizationContext继承自SynchronizationContext类了。SynchronizationContext是线程唯一的,取得当前线程的Sync Context可以使用:
SynchronizationContext.Current.Post(delegate{//your code}, null);
与SynchronizationContext类同时引入的还有AsyncOperationManager,AsyncOperation。它又是SynchronizationContext的封装。一般来说,推荐使用AsyncOperationManager。AsyncOperationManager在创建AsyncOperation的时候会取得当前线程的Sync Context,并存储在SyncOperation之中。 所以后来利用AsyncOperation来回调的时候,就会用一开始创建时候所在线程的context来回调。
// initialize in GUI thread
asyncOperation = AsyncOperationManager.Create(null);
// when you want to call back
asyncOperation.Post(delegate{//your code}, null);
像BackgroundWorker这样的类,之所以其Callback可以直接访问GUI,其秘诀就在于回调不是直接调用的,而是有 AsyncOperation来间接代劳的。只要AsyncOperation是在GUI线程创建的,所有由它代劳的回调都会经过 MarshalingControl来做Control.Invoke。
.NET 3.0 WPF
Control.Invoke变成了Dispatcher.Invoke。内部实现还是一样的,有一个Callback队列,然后PostMessage。同时引入的还有DispatcherSynchronizationContext。
Conculsion
从直接PostMessage到Control.Invoke到SynchronizationContext到AsyncOperationManager到BackgroundWorker,职责最终推卸到了回调的提供方。但是由于引入的时间不一致,很多回调提供方是没有使用AsyncOperation的。这个时候,我们自己需要自己去包装,比如:
Code
这样,我们就不需要在手工地去用Control.Invoke了,也不应该再直接用Control.Invoke了。