C#跨线程调用窗体控件

2011 年 11 月
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跨线程调用窗体控件 

用户不喜欢反应慢的程序。在执行耗时较长的操作时，使用多线程是明智之举，它可以提高程序 UI 的响应速度，使得一切运行显得更为快速。在 Windows 中进行多线程编程曾经是 C++ 开发人员的专属特权，但是现在，可以使用所有兼容 Microsoft .NET 的语言来编写。

不过Windows 窗体体系结构对线程使用制定了严格的规则。如果只是编写单线程应用程序，则没必要知道这些规则，这是因为单线程的代码不可能违反这些规则。然而，一旦采用多线程，就需要理解 Windows 窗体中最重要的一条线程规则：除了极少数的例外情况，否则都不要在它的创建线程以外的线程中使用控件的任何成员。本规则的例外情况有文档说明，但这样的情况非常少。这适用于其类派生自 System.Windows.Forms.Control 的任何对象，其中几乎包括 UI 中的所有元素。所有的 UI 元素（包括表单本身）都是从 Control 类派生的对象。此外，这条规则的结果是一个被包含的控件（如，包含在一个表单中的按钮）必须与包含它控件位处于同一个线程中。也就是说，一个窗口中的所有控件属于同一个 UI 线程。实际中，大部分 Windows 窗体应用程序最终都只有一个线程，所有 UI 活动都发生在这个线程上。这个线程通常称为 UI 线程。这意味着您不能调用用户界面中任意控件上的任何方法，除非在该方法的文档说明中指出可以调用。该规则的例外情况（总有文档记录）非常少而且它们之间关系也不大。
请注意，以下代码是非法的：

private Thread myThread;
private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
｛
myThread = new Thread(new ThreadStart(RunsOnWorkerThread));
myThread.Start();
}
private void RunsOnWorkerThread()
{
label1.Text = "myThread线程调用UI控件";
}

如果您在 .NET Framework 1.0 版本中尝试运行这段代码，也许会侥幸运行成功，或者初看起来是如此。这就是多线程错误中的主要问题，即它们并不会立即显现出来。甚至当出现了一些错误时，在第一次演示程序之前一切看起来也都很正常。但不要搞错 — 我刚才显示的这段代码明显违反了规则，并且可以预见，任何抱希望于“试运行时良好，应该就没有问题”的人在即将到来的调试期是会付出沉重代价的。

下面我们来看看有哪些方法可以解决这一问题。

一、System.Windows.Forms.MethodInvoker 类型是一个系统定义的委托，用于调用不带参数的方法。

private Thread myThread;
private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
{
myThread = new Thread(new ThreadStart(RunsOnWorkerThread));
myThread.Start();
}
private void RunsOnWorkerThread()
{
MethodInvoker mi = new MethodInvoker(SetControlsProp);
BeginInvoke(mi);
}
private void SetControlsProp()
{
label1.Text = "myThread线程调用UI控件";
}

二、直接用System.EventHandle（可带参数）

private Thread myThread;
private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
{
myThread = new Thread(new ThreadStart(RunsOnWorkerThread));
myThread.Start();
}
private void RunsOnWorkerThread()
{
//DoSomethingSlow();
string pList = "myThread线程调用UI控件";
label1.BeginInvoke(new System.EventHandler(UpdateUI), pList);
}
//直接用System.EventHandler,没有必要自定义委托
private void UpdateUI(object o, System.EventArgs e)
{
//UI线程设置label1属性
label1.Text = o.ToString() + "成功!";
}

三、包装 Control.Invoke

虽然第二个方法中的代码解决了这个问题，但它相当繁琐。如果辅助线程希望在结束时提供更多的反馈信息，而不是简单地给出“Finished!”消息，则 BeginInvoke 过于复杂的使用方法会令人生畏。为了传达其他消息，例如“正在处理”、“一切顺利”等等，需要设法向 UpdateUI 函数传递一个参数。可能还需要添加一个进度栏以提高反馈能力。这么多次调用 BeginInvoke 可能导致辅助线程受该代码支配。这样不仅会造成不便，而且考虑到辅助线程与 UI 的协调性，这样设计也不好。对这些进行分析之后，我们认为包装函数可以解决这两个问题。

private Thread myThread;
private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
{
myThread = new Thread(new ThreadStart(RunsOnWorkerThread));
myThread.Start();
}
private void RunsOnWorkerThread()
{
////DoSomethingSlow();
for (int i = 0; i < 100; i++)
{
ShowProgress( Convert.ToString(i)+"%", i);
Thread.Sleep(100);
}
}
public void ShowProgress(string msg, int percentDone)
{
// Wrap the parameters in some EventArgs-derived custom class:
System.EventArgs e = new MyProgressEvents(msg, percentDone);
object[] pList = { this, e };
BeginInvoke(new MyProgressEventsHandler(UpdateUI), pList);
}
private delegate void MyProgressEventsHandler(object sender, MyProgressEvents e);
private void UpdateUI(object sender, MyProgressEvents e)
{
lblStatus.Text = e.Msg;
myProgressControl.Value = e.PercentDone;
}
public class MyProgressEvents : EventArgs
{
public string Msg;
public int PercentDone;
public MyProgressEvents(string msg, int per)
{
Msg = msg;
PercentDone = per;
}
}

ShowProgress 方法对将调用引向正确线程的工作进行封装。这意味着辅助线程代码不再担心需要过多关注 UI 细节，而只要定期调用 ShowProgress 即可。

如果我提供一个设计为可从任何线程调用的公共方法，则完全有可能某人会从 UI 线程调用这个方法。在这种情况下，没必要调用 BeginInvoke，因为我已经处于正确的线程中。调用 Invoke 完全是浪费时间和资源，不如直接调用适当的方法。为了避免这种情况，Control 类将公开一个称为 InvokeRequired 的属性。这是“只限 UI 线程”规则的另一个例外。它可从任何线程读取，如果调用线程是 UI 线程，则返回假，其他线程则返回真。这意味着我可以按以下方式修改包装：

public void ShowProgress(string msg, int percentDone)
{
if (InvokeRequired)
{
// As before
//...
}
else
{
// We're already on the UI thread just
// call straight through.
UpdateUI(this, new MyProgressEvents(msg,PercentDone));
}
}

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