浅谈.NET下的多线程和并行计算（九）Winform中多线程编程基础下

在之前的文章中我们介绍过两种Timer和BackgroundWorker组件，在上文中我们提到过，强烈建议在UI线程上操作控件，否则很容易产生人品问题。可以想到，上次介绍的两个Timer基于ThreadPool，回调方法运行于不同于UI线程的新线程上，在这个方法中操作控件需要进行Invoke或BeginInvoke。其实，还有第三种System.Windows.Forms.Timer，它可以让回调事件在UI线程上执行，我们来做一个实验比较一下System.Windows.Forms.Timer和System.Timers.Timer。在一个窗体上新建两个标签控件，然后来创建两个计时器：

private System.Windows.Forms.Timer timer1 = new System.Windows.Forms.Timer();
private System.Timers.Timer timer2 = new System.Timers.Timer();

public Form2()
{
    InitializeComponent();
}

双击表单，在Load事件中写如下代码：

this.Text = string.Concat("#", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
//timer2.SynchronizingObject = this;
timer2.Interval = 1000;
timer2.Elapsed += new System.Timers.ElapsedEventHandler(timer2_Elapsed);
timer2.Enabled = true;
timer1.Interval = 1000;
timer1.Tick += new System.EventHandler(this.timer1_Tick);
timer1.Enabled = true;

然后是两个计时器的处理方法：

private void timer1_Tick(object sender, EventArgs e)
{
    label1.Text = string.Format("timer1 : #{0} {1} {2}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, this.InvokeRequired, DateTime.Now.ToString());
}

private void timer2_Elapsed(object sender, System.Timers.ElapsedEventArgs e)
{
    label2.Text = string.Format("timer2 : #{0} {1} {2}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, this.InvokeRequired, DateTime.Now.ToString());
}

以非调试方式运行程序，可以看到如下的结果：

分析一下这个结果

1） UI托管线程Id是1

2） System.Windows.Forms.Timer运行于UI线程，不需要Invoke

3） System.Timers.Timer运行于新的线程，需要Invoke

也就是说如果以调试方式运行程序的话，label2控件的赋值操作将会失败。要解决这个问题有两个办法：

1）取消注释 timer2.SynchronizingObject = this; 一句使回调方法运行于UI线程（等同于System.Windows.Forms.Timer的效果）

2）在回调方法内涉及到UI的操作使用Invoke或BeginInvoke

您可以实验一下，在回调方法中阻塞线程的话，UI被阻塞，界面停止响应，因此，如果您的回调方法需要比较耗时操作的话建议使用灵活性更大的System.Timers.Timer，手动使用Invoke或BeginInvoke，当然如果回调方法主要用于操作UI可以直接使用System.Windows.Forms.Timer。

对于BackgroundWorker组件我们可以想到通常会希望后台操作运行于工作线程上，而进度汇报的方法运行于UI线程上，其实它就是这么做的，我们可以直接在工具箱中拖一个BackgroundWorker到表单设计器上，然后在表单上添加如下控件：

分别是一个ProgressBar，两个按钮和两个标签。对于BackgroundWorker，我们直接通过属性窗口打开它的进度汇报和取消功能：

然后添加三个事件的处理方法：

private void backgroundWorker1_DoWork(object sender, DoWorkEventArgs e)
{
    for (int i = 0; i <= 100; i += 10)
    {
        if (backgroundWorker1.CancellationPending)
        {
            for (int j = i; j >=0; j -= 10)
            {
                backgroundWorker1.ReportProgress(j);
                Thread.Sleep(500);
            }
            e.Cancel = true;
            return;
        }
        label1.Text = string.Format("worker : #{0} {1} {2}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, this.InvokeRequired, DateTime.Now.ToString());
        backgroundWorker1.ReportProgress(i);
        Thread.Sleep(500);
    }
    e.Result = 100;
}

private void backgroundWorker1_ProgressChanged(object sender, ProgressChangedEventArgs e)
{
    label2.Text = string.Format("progress : #{0} {1} {2}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, this.InvokeRequired, DateTime.Now.ToString());
    progressBar1.Value = e.ProgressPercentage;
}

private void backgroundWorker1_RunWorkerCompleted(object sender, RunWorkerCompletedEventArgs e)
{
    if (e.Cancelled)
        MessageBox.Show("Cancelled");
    else if (e.Error != null)
        MessageBox.Show(e.Error.ToString());
    else
        MessageBox.Show(e.Result.ToString());
}

两个按钮分别用于开始后体工作和取消后台工作：

private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
    if (!backgroundWorker1.IsBusy)
        backgroundWorker1.RunWorkerAsync();
}

private void button2_Click(object sender, EventArgs e)
{
    if (backgroundWorker1.IsBusy)
        backgroundWorker1.CancelAsync();
}

在DoWork事件处理方法和ProgressChanged事件处理方法中我们在相应的标签上输出托管线程Id。在DoWork事件处理方法中，我们也实现了取消任务后的回滚操作，以非调试方式运行程序并且点击开始按钮后的效果如下：

可以看到，ProgressChanged事件处理方法运行于UI线程，而DoWork事件处理方法运行于新线程上，这符合我们的期望。

本质上，BackgroundWorker的进度汇报基于AsyncOperation，差不多如下：

AsyncOperation asyncOperation;
public Form4()
{
    InitializeComponent();
    this.Text = string.Concat("#", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    asyncOperation = AsyncOperationManager.CreateOperation(null);
}

private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
    new Thread(() =>
    {
        for (int i = 0; i <= 100; i += 10)
        {
            label1.Text = string.Format("worker : #{0} {1} {2}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, this.InvokeRequired, DateTime.Now.ToString());
            asyncOperation.Post(new SendOrPostCallback((j)=>
            {
                label2.Text = string.Format("progress : #{0} {1} {2}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, this.InvokeRequired, DateTime.Now.ToString());
                progressBar1.Value = (int)j;
            }), i);
            Thread.Sleep(500);
        }
    }) { IsBackground = true }.Start();
}

而AsyncOperation又是基于SynchronizationContext的封装。个人认为AsyncOperation和SynchronizationContext达到的效果和Invoke以及BeginInvoke差不多，而且MSDN上也并没有很多介绍AsyncOperation和SynchronizationContext的篇幅，因此，在不使用BackgroundWorker的时候我还是更愿意去直接使用Invoke和BeinInvoke这种原始的方法。

后面几节我们将介绍.NET异步编程模型APM。