step5

前几篇文章我已经对异步的操作进行的详细的解释.异步操作也是线程的一种,当我们开始一个异步操作(新线程),完成调用后需要和其他线程通信(可能需要告知状态信息),这时候我们就需要线程间的通信编程.线程间通信我们看下面的图图1我们来看线程间通信的原理:线程(Thread B)和线程(Thread A)通信, 首先线程A 必须实现同步上下文对象(Synchronization Context), 线程B通过调用线程A的同步上下文对象来访问线程A,所有实现都是在同步上下文中完成的.线程B有两种方式来实现线程间的通信.第一种:调用线程A的同步上下文对象,阻碍当前线程,执行红色箭头调用,直到黄色箭头返回(同步上下文执行完毕)才释放当前线程. (1→2→3→5)第二种: 调用线程A的同步上下文对象(实际上是在开启一个新线程去执行,1→2→3→5) ,执行红色箭头,但并不阻碍当前线程(原有线程,1→4→5),绿色箭头继续执行.文章中将会通过下面几个类来进行介绍:1.ISynchronizeInvoke 接口2.SynchronizationContext 类3.AsyncOperation / AsyncOperationManager 类1. ISynchronizeInvoke接口我们先来看下面一段异步的代码(Window Form控件下有1个Button/1个Label),但点击Button的时候,执行异步调用,完成后,告诉Window Form的Label控件Text属性”Asynchronous End”.Code1.1delegate void DoWork();private void button1_Click(object sender, EventArgs e){//辅助方法,查看当前线程Debug.WriteLine(string.Format("Window Form Method.Thread ID:#{0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId));//Label lblStatus 属于主线程的控件[1]this.lblStatus.Text = "Asynchronous Start.";//使用委托来调用异步方法DoWork work = DoWorkMethod;work.BeginInvoke(OnWorkCallback, work);}void OnWorkCallback(IAsyncResult asyncResult){//辅助方法,查看当前线程Debug.WriteLine(string.Format("Asynchronous Callback Method.Thread ID:#{0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId));DoWork work = asyncResult.AsyncState as DoWork;if (work != null){work.EndInvoke(asyncResult);}//行22 报错:"线程间操作无效: 从不是创建控件“lblStatus”的线程访问它."this.lblStatus.Text = "Asynchronous End"; //上面注释[1]}void DoWorkMethod(){Thread.Sleep(3000);//模拟耗时工作}运行代码,我们在第22行报错(异步方法体内).为什么呢?我们必须清楚的一点,在windows应用窗体应用程序中，对窗体上控件属性的任何修改都必须在主线程中完成。

不能从其他线程安全地访问控件的方法和属性。

从Debug窗口中我们也可以看出(图1.1).执行Button Click 事件的时候,运行在线程ID =#10; 在异步的方法体内,运行在线程ID=#7.图1.1为了解决这个问题,实现图1.1 中#10 和#7 的通信,下来开始认识ISynchronizeInvoke接口(此接口来自.Net Framework 1.0),提供3个方法1个属性:BeginInvoke / EndInvoke 方法: 异步方法Invoke 方法: 同步方法InvokeRequired 属性: 判读来源的执行线程下面我们看Code1.2的具体代码来说明(对Code1.1改写,其中Label 改为ListBox)Code1.2delegate void DoWork();private void button1_Click(object sender, EventArgs e){//更新状态,添加到Listbox 中AddValue("Asynchronous Start.");//使用委托来调用异步方法DoWork work = DoWorkMethod;work.BeginInvoke(OnWorkCallback, work);}void OnWorkCallback(IAsyncResult asyncResult){DoWork work = asyncResult.AsyncState as DoWork;if (work != null){work.EndInvoke(asyncResult);}//(1)方法:调用Control控件的Invoke//Action<string> asyncUpdateState = UpdateStatus; //Action<string> 介绍=> 附1//Invoke(asyncUpdateState, "1:Asynchronous End.");//(2)方法:直接在异步调用的线程下UpdateStatus("2:Asynchronous End.");}void UpdateStatus(string input){//把你需要通知的控件Control 赋值给ISynchronizeInvoke//来实现线程间的通信ISynchronizeInvoke async = this.listBoxStatus;//使用(1)方法,InvokeRequired == false ,来源当前(Window Form)主线程if (async.InvokeRequired == false)AddValue(input);else// 使用(2)方法 == true ,来源其他线程(异步){Action<string> action = new Action<string>(status =>{AddValue(status);});//调用ISynchronizeInvoke 提供的Invoke 同步方法,阻碍线程,直到调用结束//也可以使用ISynchronizeInvoke 提供的异步BeginInvoke/EndInvoke方法来实现调用.async.Invoke(action, new object[] { input });}}void AddValue(string input){this.listBoxStatus.Items.Add(string.Format("[(#{2}){0}]Context is null:{1}", input,Thread.CurrentContext==null,Thread.CurrentThread.ManagedThreadId));}void DoWorkMethod(){Thread.Sleep(3000);//模拟耗时工作}图1.2在代码中(UpdateStatus方法体内),我们可以看到主要是在ISynchronizeInvoke async =this.listBoxStatus;实现了线程间的通信,MSDN的解释”实现此接口的对象可以接收事件已发生的通知，并且可以响应有关该事件的查询”. 并使Window Form(主线程) 下的ListBox 控件和来自异步方法(另外一个线程)的建立了通道. InvokeRequired 判断是否线程的来源,如果使用(1)方法,来源于Window Form 自身Control 的Invoke方法,InvokeRequired 将返回false; 来源另外线程(异步)如果使用(2)返回true.同时ISynchronizeInvoke 提供了异步(BeginInvoke+EndInvok)和同步方法(Invoke)来实现线程间通信.Invoke 就是最上面的图1 所示的第一种/ BeginInvoke+EndInvok 是第二种.附1:关于Action<T…> / Func (T…, TResult) (简单的说就是”简化后的委托”)的知识可以看MSDN的介绍.Action<T…>: /zh-cn/library/018hxwa8.aspxFunc (T…, TResult): /zh-cn/library/bb549151.aspxCode1.2虽然实现了线程间的通信, 回顾图1的解释,”首先线程A 必须实现同步上下文对象(Synchronization Context)”, 而在Code1.2 中并没有为Window Form(主线程)实现上下文对象,如果没有这个对象一切都是不成立的.那么Window Form 做了些什么呢?我们来看下面的代码(使用Console程序):Code1.3static class Program{static void Main(){//1,在Main 主线程中运行,查看线程ID和同步上下文Console.WriteLine("0.ThreadID:#{1},Synchronization Context isnull?{0}",SynchronizationContext.Current == null,Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);//2,在Main 主线程中运行,实例化空对象Test,查看线程ID和同步上下文Test a = new Test();Console.WriteLine("1.ThreadID:#{1},Synchronization Context isnull?{0}",SynchronizationContext.Current == null,Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);//3,在Main 主线程中运行,实例化FormTest对象(继承Form),查看线程ID和同步上下文FormTest test = new FormTest();Console.WriteLine("2.ThreadID:#{1},Synchronization Context isnull?{0}",SynchronizationContext.Current == null,Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);//4,在新线程中运行,查看线程ID和同步上下文new Thread(work).Start();Console.Read();}static void work(){Console.WriteLine("3.ThreadID:#{1},Synchronization Context isnull?{0}",SynchronizationContext.Current == null,Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);}}public class FormTest : System.Windows.Forms.Form{}public class Test{}图1.3由代码和图可以看出(SynchronizationContext.Current == null 判断同步上下文对象是否存在),实例化FormTest 对象后(继承System.Windows.Forms.Form),Form默认的帮我们创建了同步上下文对象,使主线程#9 具备了同步上下文对象,这就是为什么Code1.2 不用声明同步上下文对象的原因,同时也告诉我们,开启一个新线程#10,线程本身是没有同步上下文对象的.2. SynchronizationContext 类相比ISynchronizeInvoke 接口,SynchronizationContext 类(来自.Net Framework 2.0)提供了更多的方法来操作同步上下文对象,实现线程间通信. 在上面的例子中SynchronizationContext类中将由 Post/Send 方法来实现.反编译后我们看到:Code2.1public virtual void Post(SendOrPostCallback d, object state){ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(d.Invoke), state);}public virtual void Send(SendOrPostCallback d, object state){d(state);}Send = ISynchronizeInvoke 中的Invoke 同步调用.图1中的第一种Post = ISynchronizeInvoke 中的BeginInvoke + EndInvoke异步调用. 图1中的第二种下面我们改写下Code1.2的代码.Code2.2delegate void DoWork();private void button1_Click(object sender, EventArgs e){//System.Windows.Forms.Form 自动的创建默认的同步上下文对象,//直接的获取当前的同步上下文对象SynchronizationContext context = SynchronizationContext.Current;//更新状态,添加到Listbox 中AddValue<string>("Asynchronous Start.");//使用委托来调用异步方法DoWork work = DoWorkMethod;work.BeginInvoke(OnWorkCallback, context);}void OnWorkCallback(IAsyncResult asyncResult){AsyncResult async = (AsyncResult)asyncResult;DoWork work = (DoWork)async.AsyncDelegate;work.EndInvoke(asyncResult);//更新状态UpdateStatus("Asynchronous End.", asyncResult.AsyncState);}void UpdateStatus(object input,object syncContext){//获取主线程(Window Form)中同步上下文对象SynchronizationContext context = syncContext as SynchronizationContext;//使用SynchronizationContext 类中异步Post 方法SendOrPostCallback callback = new SendOrPostCallback(p => {AddValue<object>(p);});context.Post(callback, input);//Post 为异步,Send 为同步}void AddValue<T>(T input){this.listBoxStatus.Items.Add(string.Format("[(#{2}){0}]Context is null:{1}", input, Thread.CurrentContext == null,Thread.CurrentThread.ManagedThreadId));}void DoWorkMethod(){Thread.Sleep(3000);//模拟耗时工作}在主线程中System.Windows.Forms.Form 自动的创建默认的同步上下文对象, 我们把当前的同步上下文对象赋值到异步线程中,调用Post 方法来实现, Post 方法接收SendOrPostCallback 委托和额外object state参数,在Post方法体内调用线程池的线程来实现(Code2.1).当然我们也可以直接使用Send方法.下面我们看看线程中的代码(在Console 下编程).Code2.3static class Program{static void Main()Output("Main Thread Start.");//为主线程创建Synchronization Contextvar context = new SynchronizationContext();//开始一个新线程Thread threadB = new Thread(work);threadB.Start(context);Console.Read();}static void work(object context){Output("Thread B");//获取主线程中的同步上下文对象SynchronizationContext sc = context as SynchronizationContext;//异步的方式和主线程通信,并发送"Hello World".sc.Post(new SendOrPostCallback(p => {Output(p);}), "Hello World");}static void Output(object value){Console.WriteLine("[ThreadID:#{0}]{1}",Thread.CurrentThread.ManagedThreadId,value);}}图2.3在主线程中因为没有同步上下文对象,所以开始我们new SynchronizationContext(); 对象,其他和Code2.2 基本一样.从图2.3很好的解释图1的第二种调用.3. AsyncOperation / AsyncOperationManager 类AsyncOperation / AsyncOperationManager 类是SynchronizationContext 类的进一步封装和实现, AsyncOperationManager在创建AsyncOperation对象的时候会取得当前线程的同步上下文对象，并存储在AsyncOperation之中,使我们访问同步上下文对象更加容易.public class MySynchronizedClass{private AsyncOperation operation;public event EventHandler somethingHappened;public MySynchronizedClass(){//创建AsyncOperation 对象,并把当前线程的同步上下文保持到AsyncOperation中. operation = AsyncOperationManager.CreateOperation(null);Thread workerThread = new Thread(new ThreadStart(DoWork));workerThread.Start();}private void DoWork(){SendOrPostCallback callback = new SendOrPostCallback(state =>{EventHandler handler = somethingHappened;if (handler != null){handler(this, EventArgs.Empty);}});operation.Post(callback, null);//注意1operation.OperationCompleted();}}代码很简单,我也不在解释,可以参照上面所有代码. 注意1: AsyncOperation类中实现了OperationCompleted的方法.SynchronizationContext 类中这个方法是没有具体的代码实现的.总结:文章中也非常适合线程的编程(除了异步)来实现通信, SynchronizationContext是最重要的一个,其他的扩展类,如SynchronizationContextSwitcher 等更高级的主题,具体可参考下面的链接. 在Winform中有个非常重要的BackgroundWorker 类,关于BackgroundWorker的文章很多,在此不做解释了.下一篇文章中,我将会讨论Web 上的异步方法.技术参考:/KB/cpp/SyncContextTutorial.aspx/KB/threads/SynchronizationContext.aspx/KB/threads/SynchronizationContext2.aspx/KB/threads/SynchronizationContext3.aspx以上有word 文档直接粘贴,排版可能不太好看,你可以通过下面来下载相应的代码/文档1,2,(VS2008开发,.Net Framework 3.5(C Sharp)编写)文章为原创,如果需要引用,请保留原地址. 有什么问题/错误的地方请联系fox7805034 (at) 。