C#線程相關(guān)問(wèn)題總結(jié)：基本操作及UI控件交互
C#線程在.NET中是一項(xiàng)十分值得探討的對(duì)象。C#是一門支持多線程的語(yǔ)言，因此線程的使用也是比較常見(jiàn)的。由于線程的知識(shí)在Win32編程的時(shí)候已經(jīng)說(shuō)得過(guò)多，所以在.Net中很少介紹這部分（可能.Net不覺(jué)得這部分是它所特有的）。
那么線程相關(guān)的問(wèn)題大致有如下四類（這篇文章只討論單線程、單線程與UI線程這兩方面的問(wèn)題）。
問(wèn)題一，線程的基本操作，例如：暫停、繼續(xù)、停止等；
問(wèn)題二，如何向線程傳遞參數(shù)或者從中得到其返回值；
問(wèn)題三，如何使線程所占用的CPU不要老是***；
***一個(gè)，也是問(wèn)題最多的，就是如何在子線程來(lái)控制UI中的控件，換句話說(shuō)，就是在線程中控制窗體某些控件的顯示。
對(duì)于問(wèn)題一，我不建議使用Thread類提供的Suspend、Resume以及Abort這三個(gè)方法，前兩個(gè)有問(wèn)題，好像在VS05已經(jīng)屏蔽這兩個(gè)方法；對(duì)于Abort來(lái)說(shuō)，除了資源沒(méi)有得到及時(shí)釋放外，有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)異常。如何做呢，通過(guò)設(shè)置開(kāi)關(guān)變量來(lái)完成。
對(duì)于問(wèn)題二，我不建議使用靜態(tài)成員來(lái)完成，僅僅為了線程而破壞類的封裝有些得不償失。那如何做呢，通過(guò)創(chuàng)建單獨(dú)的線程類來(lái)完成。
對(duì)于問(wèn)題三來(lái)說(shuō)，造成這個(gè)原因是由于線程中進(jìn)行不間斷的循環(huán)操作，從而使CPU完全被子線程占有。那么處理此類問(wèn)題，其實(shí)很簡(jiǎn)單，在適當(dāng)?shù)奈恢谜{(diào)用Thread.Sleep(20)來(lái)釋放所占有CPU資源，不要小看這20毫秒的睡眠，它的作用可是巨大的，可以使其他線程得到CPU資源，從而使你的CPU使用效率降下來(lái)。
看完前面的三個(gè)問(wèn)題的解釋，對(duì)于如何做似乎沒(méi)有給出一個(gè)明確的答案，為了更好地說(shuō)明如何解決這三個(gè)問(wèn)題，我用一個(gè)比較完整的例子展現(xiàn)給大家，代碼如下。
- //--------------------------- Sub-thread class ---------------------------------------
- //------------------------------------------------------------------------------------
- //---File: clsSubThread
- //---Description: The sub-thread template class file
- //---Author: Knight
- //---Date: Aug.21, 2006
- //------------------------------------------------------------------------------------
- //---------------------------{Sub-thread class}---------------------------------------
- namespace ThreadTemplate
- {
- using System;
- using System.Threading;
- using System.IO;
- /// < summary>
- /// Summary description for clsSubThread.
- /// < /summary>
- public class clsSubThread:IDisposable
- {
- private Thread thdSubThread = null;
- private Mutex mUnique = new Mutex();
- private bool blnIsStopped;
- private bool blnSuspended;
- private bool blnStarted;
- private int nStartNum;
- public bool IsStopped
- {
- get{ return blnIsStopped; }
- }
- public bool IsSuspended
- {
- get{ return blnSuspended; }
- }
- public int ReturnValue
- {
- get{ return nStartNum;}
- }
- public clsSubThread( int StartNum )
- {
- //
- // TODO: Add constructor logic here
- //
- blnIsStopped = true;
- blnSuspended = false;
- blnStarted = false;
- nStartNum = StartNum;
- }
- /// < summary>
- /// Start sub-thread
- /// < /summary>
- public void Start()
- {
- if( !blnStarted )
- {
- thdSubThread = new Thread( new ThreadStart( SubThread ) );
- blnIsStopped = false;
- blnStarted = true;
- thdSubThread.Start();
- }
- }
- /// < summary>
- /// Thread entry function
- /// < /summary>
- private void SubThread()
- {
- do
- {
- // Wait for resume-command if got suspend-command here
- mUnique.WaitOne();
- mUnique.ReleaseMutex();
- nStartNum++;
- Thread.Sleep(1000); // Release CPU here
- }while( blnIsStopped == false );
- }
- /// < summary>
- /// Suspend sub-thread
- /// < /summary>
- public void Suspend()
- {
- if( blnStarted && !blnSuspended )
- {
- blnSuspended = true;
- mUnique.WaitOne();
- }
- }
- /// < summary>
- /// Resume sub-thread
- /// < /summary>
- public void Resume()
- {
- if( blnStarted && blnSuspended )
- {
- blnSuspended = false;
- mUnique.ReleaseMutex();
- }
- }
- /// < summary>
- /// Stop sub-thread
- /// < /summary>
- public void Stop()
- {
- if( blnStarted )
- {
- if( blnSuspended )
- Resume();
- blnStarted = false;
- blnIsStopped = true;
- thdSubThread.Join();
- }
- }
- #region IDisposable Members
- /// < summary>
- /// Class resources dispose here
- /// < /summary>
- public void Dispose()
- {
- // TODO: Add clsSubThread.Dispose implementation
- Stop();//Stop thread first
- GC.SuppressFinalize( this );
- }
- #endregion
- }
- }
那么對(duì)于調(diào)用呢，就非常簡(jiǎn)單了，如下：
- // Create new sub-thread object with parameters
- clsSubThread mySubThread = new clsSubThread( 5 );
- mySubThread.Start();//Start thread
- Thread.Sleep( 2000 );
- mySubThread.Suspend();//Suspend thread
- Thread.Sleep( 2000 );
- mySubThread.Resume();//Resume thread
- Thread.Sleep( 2000 );
- mySubThread.Stop();//Stop thread
- //Get thread's return value
- Debug.WriteLine( mySubThread.ReturnValue );
- //Release sub-thread object
- mySubThread.Dispose();
在回過(guò)頭來(lái)看看前面所說(shuō)的三個(gè)問(wèn)題。
C#線程相關(guān)問(wèn)題回顧：?jiǎn)栴}一
對(duì)于問(wèn)題一來(lái)說(shuō)，首先需要局部成員的支持，那么
- private Mutex mUnique = new Mutex();
- private bool blnIsStopped;
- private bool blnSuspended;
- private bool blnStarted;
光看成員名稱，估計(jì)大家都已經(jīng)猜出其代表的意思。接下來(lái)需要修改線程入口函數(shù)，要是這些開(kāi)關(guān)變量能發(fā)揮作用，那么看看SubThread這個(gè)函數(shù)。
- /// < summary>
- /// Thread entry function
- /// < /summary>
- private void SubThread()
- {
- do
- {
- // Wait for resume-command if got suspend-command here
- mUnique.WaitOne();
- mUnique.ReleaseMutex();
- nStartNum++;
- Thread.Sleep(1000);
- }while( blnIsStopped == false );
- }
函數(shù)比較簡(jiǎn)單，不到十句，可能對(duì)于“blnIsStopped == false”這個(gè)判斷來(lái)說(shuō)，大家還比較好理解，這是一個(gè)普通的判斷，如果當(dāng)前Stop開(kāi)關(guān)打開(kāi)了，就停止循環(huán)；否則一直循環(huán)。
大家比較迷惑的可能是如下這兩句：
- mUnique.WaitOne();
- mUnique.ReleaseMutex();
這兩句的目的是為了使線程在Suspend操作的時(shí)候能發(fā)揮效果，為了解釋這兩句，需要結(jié)合Suspend和Resume這兩個(gè)方法，它倆的代碼如下。
- /// < summary>
- /// Suspend sub-thread
- /// < /summary>
- public void Suspend()
- {
- if( blnStarted && !blnSuspended )
- {
- blnSuspended = true;
- mUnique.WaitOne();
- }
- }
- /// < summary>
- /// Resume sub-thread
- /// < /summary>
- public void Resume()
- {
- if( blnStarted && blnSuspended )
- {
- blnSuspended = false;
- mUnique.ReleaseMutex();
- }
- }
為了更好地說(shuō)明，還需要先簡(jiǎn)單說(shuō)說(shuō)Mutex類型。對(duì)于此類型對(duì)象，當(dāng)調(diào)用對(duì)象的WaitOne之后，如果此時(shí)沒(méi)有其他線程對(duì)它使用的時(shí)候，就立刻獲得信號(hào)量，繼續(xù)執(zhí)行代碼；當(dāng)再調(diào)用ReleaseMutex之前，如果再調(diào)用對(duì)象的WaitOne方法，就會(huì)一直等待，直到獲得信號(hào)量的調(diào)用ReleaseMutex來(lái)進(jìn)行釋放。這就好比衛(wèi)生間的使用，如果沒(méi)有人使用則可以直接使用，否則只有等待。
明白了這一點(diǎn)后，再來(lái)解釋這兩句所能出現(xiàn)的現(xiàn)象。
- mUnique.WaitOne();
- mUnique.ReleaseMutex();
當(dāng)在線程函數(shù)中，執(zhí)行到“mUnique.WaitOne();”這一句的時(shí)候，如果此時(shí)外界沒(méi)有發(fā)送Suspend消息，也就是信號(hào)量沒(méi)有被占用，那么這一句可以立刻返回。那么為什么要緊接著釋放呢，因?yàn)椴荒芸傉贾盘?hào)量，立即釋放信號(hào)量是避免在發(fā)送Suspend命令的時(shí)候出現(xiàn)等待；如果此時(shí)外界已經(jīng)發(fā)送了Suspend消息，也就是說(shuō)信號(hào)量已經(jīng)被占用，此時(shí)“mUnique.WaitOne();”不能立刻返回，需要等到信號(hào)量被釋放才能繼續(xù)進(jìn)行，也就是需要調(diào)用Resume的時(shí)候，“mUnique.WaitOne();”才能獲得信號(hào)量進(jìn)行繼續(xù)執(zhí)行。這樣才能達(dá)到真正意義上的Suspend和Resume。
至于線程的Start和Stop來(lái)說(shuō)，相對(duì)比較簡(jiǎn)單，這里我就不多說(shuō)了。
C#線程相關(guān)問(wèn)題回顧：?jiǎn)栴}二、三
現(xiàn)在再來(lái)分析一下問(wèn)題二，其實(shí)例子比較明顯，是通過(guò)構(gòu)造函數(shù)和屬性來(lái)完成參數(shù)和返回值，這一點(diǎn)我也不多說(shuō)了。如果線程參數(shù)比較多的話，可以考慮屬性來(lái)完成，類似于返回值。
問(wèn)題三，我就更不用多說(shuō)了。有人說(shuō)了，如果子線程中的循環(huán)不能睡眠怎么辦，因?yàn)樗叩脑?，有時(shí)會(huì)造成數(shù)據(jù)丟失，這方面的可以借鑒前面Suspend的做法，如果更復(fù)雜，則牽扯到多線程的同步問(wèn)題，這部分我會(huì)稍后單獨(dú)寫一篇文章。
前三個(gè)問(wèn)題解決了，該說(shuō)說(shuō)最常見(jiàn)的問(wèn)題，如何在子線程中控制窗體控件。這也是寫線程方面程序經(jīng)常遇到的。
首先說(shuō)說(shuō)，為什么不能直接在子線程中操縱UI呢。原因在于子線程和UI線程屬于不同的上下文，換句比較通俗的話說(shuō)，就好比兩個(gè)人在不同的房間里一樣，那么要你直接操作另一個(gè)房間里的東西，恐怕不行罷，那么對(duì)于子線程來(lái)說(shuō)也一樣，不能直接操作UI線程中的對(duì)象。
那么如何在子線程中操縱UI線程中的對(duì)象呢，.Net提供了Invoke和BeginInvoke這兩種方法。簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是子線程發(fā)消息讓UI線程來(lái)完成相應(yīng)的操作。
這兩個(gè)方法有什么區(qū)別，這在我以前的文章已經(jīng)說(shuō)過(guò)了，Invoke需要等到所調(diào)函數(shù)的返回，而BeginInvoke則不需要。
用這兩個(gè)方法需要注意的，有如下三點(diǎn)：
***個(gè)是由于Invoke和BeginInvoke屬于Control類型的成員方法，因此調(diào)用的時(shí)候，需要得到Control類型的對(duì)象才能觸發(fā)，也就是說(shuō)你要觸發(fā)窗體做什么操作或者窗體上某個(gè)控件做什么操作，需要把窗體對(duì)象或者控件對(duì)象傳遞到線程中。
第二個(gè)，對(duì)于Invoke和BeginInvoke接受的參數(shù)屬于一個(gè)delegate類型，我在以前的文章中使用的是MethodInvoker，這是.Net自帶的一個(gè)delegate類型，而并不意味著在使用Invoke或者BeginInvoke的時(shí)候只能用它。參看我給的第二篇文章（《如何彈出一個(gè)模式窗口來(lái)顯示進(jìn)度條》），會(huì)有很多不同的delegate定義。
***一個(gè)，使用Invoke和BeginInvoke有個(gè)需要注意的，就是當(dāng)子線程在Form_Load開(kāi)啟的時(shí)候，會(huì)遇到異常，這是因?yàn)橛|發(fā)Invoke的對(duì)象還沒(méi)有完全初始化完畢。處理此類問(wèn)題，在開(kāi)啟線程之前顯式的調(diào)用“this.Show();”，來(lái)使窗體顯示在線程開(kāi)啟之前。如果此時(shí)只是開(kāi)啟線程來(lái)初始化顯示數(shù)據(jù)，那我建議你不要使用子線程，用Splash窗體的效果可能更好。這方面可以參看如下的例子。
http://www.syncfusion.com/FAQ/WindowsForms/FAQ_c95c.aspx#q621q
線程的四個(gè)相關(guān)問(wèn)題已經(jīng)說(shuō)完了，這篇文章只說(shuō)了單線程，以及單線程與UI線程交互的問(wèn)題。其中涉及到的方法不一定是唯一的，因?yàn)?Net還提供了其他類來(lái)扶助線程操作，這里就不一一羅列。
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