多线程小结-----线程参数和 Invoke 机制
不需要传递参数,也不需要返回参数
我们知道启动一个线程最直观的办法是使用Thread类,具体步骤如下
Thread thread=new Thread(threadStart);
thread.Start();
publicvoid Calculate(){
double Diameter=0.5;
Console.Write("The perimeter Of Circle with a Diameter of {0} is {1}"Diameter,Diameter*Math.PI);
}
例1
上面我们用定义了一个ThreadStart类型的委托,这个委托制定了线程需要执行的方法:Calculate,在这个方法里计算了一个直径为0.5的圆的周长,并输出.这就构成了最简单的多线程的例子,在很多情况下这就够用了,然后ThreadStart这个委托定义为void ThreadStart(),也就是说,所执行的方法不能有参数,这显然是个很大的不足,为了弥补这个缺陷,聪明的程序员想出了许多好的方法,我们将在需要传递多个参数一节中进行介绍,这里我们先介绍.Net为了解决这个问题而设定的另外一个委托:就是ParameterizedThreadStart ,我会在下面详细讲述
需要传递单个参数
ParameterizedThreadStart threadStart=new ParameterizedThreadStart(Calculate)
Thread thread=new Thread()
thread.Start(0.9);
publicvoid Calculate(object arg){
double Diameter=double(arg);
Console.Write("The perimeter Of Circle with a Diameter of {0} is {1}"Diameter,Diameter*Math.PI);
}
例2
Calculate方法有一个为object类型的参数,虽然只有一个参数,而且还是object类型的,使用的时候尚需要类型转换,但是好在可以有参数了,并且通过把多个参数组合到一个类中,然后把这个类的实例作为参数传递,就可以实现多个参数传递
需要传递多个参数
虽然通过把需要的参数包装到一个类中,委托ParameterizedThreadStart就可以传递多个参数,但是由于这个委托的传入参数是object,所以不可避免的需要进行参数转换,下面还有几个常用的参数传递方法,让我们来一一看来
使用专门的线程类
这是许多程序员爱使用的经典模式,简单来说,就是把需要另起线程执行的方法,和他需要的参数放到一个类中,参数作为了类的属性,调用时声明此类的实例,然后初始化属性,方法执行时直接使用类里初始化好的属性来执行,这样方法本身就可以不需要参数,而又起到了多参数传递的效果,于是使用本文最开始提到的不带参数的ThreadStart委托就可以了,并且由于需要执行的方法和参数都放在一个类中,充分体现了面向对象的特点.具体方法如下
还是计算面积的方法的例子,我们把这个方法用一个类包装起来,输入参数Diameter(直径)是这个类的一个字段
{
publicdouble Diameter=10;
publicdouble Result=0;
public MyThread(int Diameter)
{
this.Diameter = Diameter;
}
publicvoid Calculate()
{
Console.WriteLine( "Calculate Start");
Thread.Sleep(2000);
Result = Diameter*Math.PI;;
Console.WriteLine("Calculate End, Diameter is {0},Result is {1}" ,this.Diameter, Result);
}
}
MyThread t=new MyThread(5.0);
ThreadStart threadStart=new ThreadStart(t.Calculate)
Thread thread=new Thread(threadStart);
thread.Start();
例3
这种方法把参数传递变成了属性共享,想传递多少个变量都可以,从封装上讲,把逻辑和逻辑涉及的数据封装在一起,也很不错,这个方法还有一个聪明的变体,利用了匿名方法,这种变体连独立的类都省掉了,我现在给出这个方法
double Result=0;
Thread ta =new Thread(new ThreadStart(delegate()
{
Thread.Sleep(2000);
Result=Diameter * Math.PI;
Console.WriteLine("匿名 Calculate End, Diameter is {0},Result is {1}", Diameter, Result); ;
}));
ta.Start();
例4
这个方法和上例道理相同,都是把参数传递变成了对变量的调用,从而取消了参数传递,但是,后者充分利用了匿名方法的一个性质,就是可以直接使用当前上下文的局部变量,比如委托中的Diameter,和Result.当然,这样做的缺点是如果匿名方法太长,程序的可读性会降低,所以一般很少有人这样做,这里给出这个方法供大家参考,关于匿名委托的资料可以参见
聪明的读者肯定想,既然可以用字段来传入变量,当然也可以用字段传出变量,比如在上面两个例子里我们看到计算结果都写进了一个叫Result(加亮的地方)的变量里,我们直接访问这个变量不就可以得到计算结果了吗?
这样做有一个致命的问题:既然是异步执行,主线程怎么知道分线程什么时候完成了计算呢?比如上两个例子中,我们的线程都睡眠了2000毫秒,然后才进行计算,那么如果主线程在没有完成计算前访问Result,只能得到一个0值.于是我们就有了下面的一系列解决方法.
需要传递参数且需要返回参数
刚才说到主线程需要知道子线程什么时候执行完成,可以使用Thread.ThreadState枚举来判断
当线程的ThreadState==ThreadState.Stop时,一般就说明线程完成了工作,这时结果就可用了,如果不是这个状态,就继续执行别的工作,或者等待一会,然后再尝试.倘若需要等有多个子线程需的返回,并且需要用他们的结果来进行进异步计算,那就叫做线程同步了,下面我们介绍另外一种我比较推荐的方法,能够自定义参数个数,并且返回数据,而且使用起来也相对方便
使用委托的异步调用方法和回调
首先我们要把需要异步调用的方法定义为一个委托,然后利用BeginInvoke来异步调用,BeginInvoke的第一个参数就是直径,第二个是当线程执行完毕后的调用的方法
static CalculateMethod calcMethod;
double result =0;
staticvoid Main(string[] args)
{
calcMethod =new CalculateMethod(Calculate);
calcMethod.BeginInvoke(5, new AsyncCallback(TaskFinished), null);
}
///<summary>///线程调用的函数
///<summary>publicstaticdouble Calculate(double Diameter)
{
return Diameter * Math.PI;
}
///<summary>///线程完成之后回调的函数
///<summary>publicstaticvoid TaskFinished(IAsyncResult result)
{
result=calcMethod.EndInvoke(result);
}
例5
注意,再线程执行完毕后执行的方法TaskFinished中,我们使用了EndInvoke来取得这个函数的返回值
线程池
线程虽然是个好东西,但是也是个资源消耗大户,许多时候,我们需要用多线程,但是又不希望线程的数量过多,这就是线程池的作用,.Net为我们提供了现成的线程池ThreadPool,他的使用如下
ThreadPool.QueueUserWorkItem(w, 1.0);
ThreadPool.QueueUserWorkItem(w, 2.0);
ThreadPool.QueueUserWorkItem(w, 3.0);
ThreadPool.QueueUserWorkItem(w, 4.0);
publicstaticvoid Calculate(double Diameter)
{
return Diameter * Math.PI;
}
例6
首先定义一个WaitCallback委托,WaitCallback的格式是void WaitCallback(object state),也就是说你的方法必须符合这个格式,接着调用QueueUserWorkItem,将这个任务加入线程池,当县城池有空闲线时,将会调度并运行你的代码
每一个进程都有一个线程池,线程池的默认大小是25,我们可以通过SetMaxThreads方法来设置其最大值.
[注]由于每个进程只有一个线程池,所以如果是在iis进程,或者sqlserver的进程中使用线程池,并且需要设置线程池的最大容量的话,会影响到iis进程或sql进程,所以这两种情况下要特别小心
控制权
在和大家交谈的时候我发现凡是习惯了面向对象思维的同事,总是对多线程情况下的执行上下文很困扰,比如例5中,主程序启动了子线程执行Calculate方法,执行完毕后回调TaskFinished,假如主线程id是1,子线程id是2,那么Calculate肯定是在id=2的线程中执行,那么他的回调函数TaskFinished呢? 同样也是在id=2的线程上下文中执行,不信你输出线程id试试,这通常不是什么问题,但是当我们需要在Winform编程中使用子线程时,就有可能会引起问题了,我们将在下面讲这个问题
窗体程序多线程编程的特殊性
当我们把例5的回调代码稍加修改,搬到winform里面,就可以看到问题所在了
{
result=calcMethod.EndInvoke(result);
this.TextBox1.Text=result;
}
程序的原意是在线程执行完毕后讲结果写入一个TextBox,然而当程序执行到this.TextBox1.Text=result这里的时候就抱错了.原来WinForm对线程有很严格的要求,除了创建这些控件的线程,其他线程想跨线程访问WinForm上的控件的属性和方法是不允许(除了几个特殊属性),在有的版本系统上,比如XP,对这个问题进行了处理,跨线程控件访问可以被执行,但是大多数windows系统都是不可以的,那么如果我们确实需要跨线程修改控件属性,或者调用控件的方法,就必须用到控件的一个方法Invoke,这个方法可以把执行上下文切换回创建这些控件的线程,具体操作如下
publicstaticvoid TaskFinished(IAsyncResult result)
{
result=calcMethod.EndInvoke(result);
this.BeginInvoke(new changeText(this.textBox1.AppendText),t.Result.ToString())
}
由于委托中必须使用方法,所以我用AppendTex方法t,而不是直接设置Text属性,你如果想设置text属性,就必须自己包装一个方法,然后连接到委托了
Invoke机制
参考资料：
http://www.cnblogs.com/c2303191/articles/826571.html
http://www.cnblogs.com/yuxuanji/archive/2009/07/09/1519605.html
Invoke和BeginInvoke机制 http://www.cnblogs.com/worldreason/archive/2008/06/09/1216127.html
Invoke
Invoke总是和委托同时使用，假设有如下代码片段：
Control.Invoke(myDelegate);
为了解释Invoke的真正意义，首先要说明几个关于这段代码的假设：
1.假设这段代码是在一个非UI线程中调用的，设为线程2；
2.假设Control是个控件，并且是在UI线程中创建的，设为线程1，我们在这个线程2中已设法获得了一个Control的引用；
3.假设myDelegate是一个委托实例，无论它所指向的函数（设为函数1）在哪个类中定义；
于是这段代码的意义是：在线程2中，将函数1放到线程1中执行！
Invoke就这么简单！
控件操作规则：
在.NET中有一个规定：任何对控件的操作，都必须在创建这个控件的线程中执行，否则无效！这条规定正是Control.Invoke出现的原因，Control.Invoke相当于强制将某个函数过程放到控件所在线程中执行。还有一点十分重要：对象的方法在哪个线程中执行跟这个对象在哪个线程中创建无关。简单例子就是你在窗体类里面写的函数不一定在UI线程中执行（这一点也是我一直以来的困惑），假设，我在另外一个线程中调用了这个方法（即使是通过委托调用），这个方法仍然在另一个线程中执行。
一个具体的例子：
1.创建一个WinForm应该程序，在界面上放一个按钮，我的目的是在按下按钮后创建一个耗时间的线程，并执行，同时防止界面假死；
2.创建一个类，这个类负责开启一个新的线程并执行一个长时间的操作：
public class SecondThread
{
//这个函数在UI线程中执行
public void DoProcess()
{
Thread thread = new Thread(new ThreadStart(DoTrueProcess));
thread.Start();
}//这个函数在新的线程中执行
private void DoTrueProcess()
{
Thread.Sleep(5000);
}
}
3.在按钮事件处理函数中启动新线程：
private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
SecondThread st = new SecondThread();
//启动新操作
st.DoProcess();
}
到这里只是实现了一个普通的多线程编程，还没有涉及如何更新UI界面的问题，我们继续：
4.在界面中添加一个列表框，用来显示数据；
5.由于我们需要将数据通过委托的方式在线程之间传递，于是，定义一个委托，这个委托传入一个list对象：
public delegate void NotifyUI(List<string> data);
6.这个委托通知是SecondThread发出的，所以在SecondThread类中定义一个共有的委托对象，并调用这个对象：
public NotifyUI myDelegate;
//这个函数在新的线程中执行
private void DoTrueProcess()
{
Thread.Sleep(5000);
List<string> rdata = new List<string>() { "string1", "string2", "string3" };
if (myDelegate != null)
{
myDelegate(rdata);
}
}
7.在form中添加一个方法适应这个委托签名，并将SecondThread实例的委托对象指向这个方法：
private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
SecondThread st = new SecondThread();
st.myDelegate += new NotifyUI(NotifyReceiver);
//启动新操作
st.DoProcess();
}private void NotifyReceiver(List<string> data)
{
listBox1.DataSource = data;
}
如果到现在你觉得listbox能够显示data的数据，那么再次考虑：对象的方法在哪个线程中执行跟这个对象在哪个线程中创建无关。myDelegate(rdata);这个调用是在新的线程中执行的，尽管指向的方法是在Form中定义的方法，但是这两者没有任何关系，此时的NotifyReceiver方法是在新线程中执行的，而这个线程不是创建listbox的线程，因此，这里对listbox的数据绑定不能成功实施。那么如何将这个NotifyReceiver封送到UI线程中执行呢？答案便是使用Invoke。
8.把DoTrueProcess修改为如下代码：
private void DoTrueProcess()
{
Thread.Sleep(5000);
List<string> rdata = new List<string>() { "string1", "string2", "string3" };
if (myDelegate != null)
{
//获取myDelegate的目标对象，这里将是Form1的实例
Control control = myDelegate.Target as Control;
//如果目标对象是个Control的话
if (control != null)
{
//通过调用form的invoke，把委托指向的函数NotifyReceiver送到UI线程上执行
control.Invoke(myDelegate, rdata);
}
//如果目标对象不是Control，则直接执行委托
else
{
myDelegate(rdata);
}
}
}
再次测试会发现，5秒后列表会更新，并且在这个5秒内，界面没有假死。在这个例子中我们把创建第二个线程和委托封锁都放到了SecondThread类里面，对于消费者（界面类），可以简单的通过类似事件的机制异步的处理，而不阻塞UI线程。
BeginInvoke
接下来，我们来看看BeginInvoke。BeginInvoke跟Invoke的唯一差别是：对于调用Invoke的线程，在Invoke的方法返回前，这个线程会阻塞；对于调用BeginInvoke的线程，在BeginInvoke的方法返回前，这个线程不会阻塞！
BackgroundWorker组件
本节参考资料：BackgroundWorker类
BackgroundWorker类允许你在单独的专用线程上运行操作。耗时的操作可以利用这个组件方便的调用。这个组件还提供了进程报告的机制。可以在Toolbox中选择该组件拖入设计器，也可以在代码中自行创建。使用这个组件相比使用Invoke要方便的多。
这个类不复杂，下面这个图很好的说明了如何使用：
SynchronizationContext
有同仁提到可以用SynchronizationContext在线程之间封送调用，于是我查阅了相关的文章，下面这部分内容将讨论SynchronizationContext。
参考资料：http://blog.csdn.net/soarheaven/archive/2009/01/13/3765468.aspx
基本使用
SynchronizationContext基本使用方法很简单，先上一段代码：
public partial class Form1 : Form
{
public Form1()
{
InitializeComponent();
}
private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
//获取当前UI线程ID号，并输出
int uiThreadId = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId;
Trace.WriteLine(string.Format("UI thread ID:{0}",uiThreadId));
//获取当前线程上下文
SynchronizationContext uiContext = SynchronizationContext.Current;
//运行第二个线程，并传入上下文
Thread newThread = new Thread(RunInSecondThread);
newThread.Start(uiContext);
}
private void RunInSecondThread(object context)
{
//获取第二线程ID号，并输出
int sencondThreadID = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId;
Trace.WriteLine(string.Format("Second thread ID:{0}",sencondThreadID));
Thread.Sleep(2000);
//得到UI线程上下文
SynchronizationContext uiContext = context as SynchronizationContext;
if (uiContext != null)
{
//将UpdateUI封送到uiContext所在线程
uiContext.Post(UpdateUI,new object());
}
}
private void UpdateUI(object obj)
{
//获取UpdateUI所在线程ID号，并输出,可以发现这个线程号是UI线程号，可见UpdateUI已被封送到UI线程执行
int UnknowThreadID = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId;
Trace.WriteLine(string.Format("Second thread ID:{0}",UnknowThreadID));
button1.Text = "Change?";
}
}
下面是输出内容：
UI thread ID:10
Second thread ID:11
The thread '<No Name>' (0xa38) has exited with code 0 (0x0).
Second thread ID:10
SynchronizationContext.Current可以获得当前调用线程的上下文对象。将这个对象作为启动线程的函数参数传入第二个线程，就可以获得封送的便捷途径。
可以看到 SynchronizationContext工作的相当好，完全达到了预期的效果，界面也能正常更新。
什么时候创建了SynchronizationContext
每个线程的SynchronizationContext不是有应用程序域维护的，而是每一个线程自己存储的。那么究竟在什么时候创建的SynchronizationContext呢？
看下面的代码：
[STAThread]
static void Main()
{
Application.EnableVisualStyles();
Application.SetCompatibleTextRenderingDefault(false);
// let's check the context here
var context = SynchronizationContext.Current;
if (context == null)
MessageBox.Show("No context for this thread");
else
MessageBox.Show("We got a context");
// create a form
Form1 form = new Form1();
// let's check it again after creating a form
context = SynchronizationContext.Current;
if (context == null)
MessageBox.Show("No context for this thread");
else
MessageBox.Show("We got a context");
if (context == null)
MessageBox.Show("No context for this thread");
Application.Run(new Form1());
}
这段代码测试了何时SynchronizationContext被创建，，可以看到在form1创建之前，SynchronizationContext还没有创建，而form1创建的时候创建了SynchronizationContext，form会检查SynchronizationContext是否已经存在，如果不存在将创建一个新的SynchronizationContext。
出错处理
我们修改一下第一段代码：
private void UpdateUI(object obj)
{
//这个函数被封送到UI线程上执行，这里抛出异常，那么这个异常由哪个线程捕获呢？
throw new Exception("Boom");
}
...
if (uiContext != null)
{
try
{
//将UpdateUI封送到uiContext所在线程，这里使用Send而不是Post
uiContext.Send(UpdateUI, new object());
}
catch (Exception ex)
{
//如果输出Boom，那么表示UI线程上的异常被这个非UI线程捕获了
Trace.WriteLine(ex.Message);
}
}
结果输出了“Boom”，那么很明显，使用Send封送，我们将在非UI线程捕获UI线程的异常！
Send和Post
在上面的例子中我们先后使用了Send和Post两种封送方法，那么他们的区别又是什么呢？
如果我们在上面的出错处理时用Post封送，将发现UI崩溃，在debug时接收到一个为处理异常。说明什么呢？说明Post是异步的，Send是同步的。Post就像BeginInvoke一样在封送委托后继续执行当天线程不会等待，因此是异步的，如果委托发生异常，则由UI线程受到委托；而Send就像Invoke一样，封送委托后会同步地等待委托的执行，一旦委托出现异常在当前线程中也能捕获这个异常。
其他议题
说到这里你也许觉得SynchronizationContext是如此方便，的确如此。然而我们在例子中使用的SynchronizationContext实际上是WindowsFormsSynchronizationContext。我们也可以自己定制SynchronizationContext。但是这超过了本篇的讨论范围，想了解更多SynchronizationContext可以参考如下两篇文章：
http://blog.csdn.net/soarheaven/archive/2009/01/13/3765468.aspx
http://blog.csdn.net/soarheaven/archive/2009/01/13/3765501.aspx
http://blog.csdn.net/soarheaven/archive/2009/01/13/3765510.aspx
原文出自 http://www.cnblogs.com/P_Chou/archive/2010/08/29/1811788.html
posted on 2012-08-17 17:51 .net — 粉丝 阅读(1548) 评论(0) 编辑 收藏 举报
