C#線程間通信的異步機(jī)制
線程間通信
我們看下面的圖
我們來看線程間通信的原理:線程(Thread B)和線程(Thread A)通信, 首先線程A 必須實現(xiàn)同步上下文對象(Synchronization Context), 線程B通過調(diào)用線程A的同步上下文對象來訪問線程A,所有實現(xiàn)都是在同步上下文中完成的.線程B有兩種方式來實現(xiàn)線程間的通信。
第一種:調(diào)用線程A的同步上下文對象,阻礙當(dāng)前線程,執(zhí)行紅色箭頭調(diào)用,直到黃色箭頭返回(同步上下文執(zhí)行完畢)才釋放當(dāng)前線程. (1->2->3->5)。
第二種:調(diào)用線程A的同步上下文對象(實際上是在開啟一個新線程去執(zhí)行,1->2->3->5) ,執(zhí)行紅色箭頭,但并不阻礙當(dāng)前線程(原有線程,1->4->5),綠色箭頭繼續(xù)執(zhí)行。
文章中將會通過下面幾個類來進(jìn)行介紹:
- ISynchronizeInvoke 接口
- SynchronizationContext 類
- AsyncOperation / AsyncOperationManager 類
1. ISynchronizeInvoke 接口
我們先來看下面一段異步的代碼(Window Form控件下有1個Button/1個Label),但點擊Button的時候,執(zhí)行異步調(diào)用,完成后,告訴Window Form的 Label控件Text屬性”Asynchronous End”。
在windows應(yīng)用窗體應(yīng)用程序中,對窗體上控件屬性的任何修改都必須在主線程中完成。不能從其他線程安全地訪問控件的方法和屬性。
ISynchronizeInvoke 接口來自.Net Framework 1.0,提供3個方法1個屬性:
- BeginInvoke / EndInvoke 方法 : 異步方法
- Invoke 方法 : 同步方法
- InvokeRequired 屬性 : 判讀來源的執(zhí)行線程
delegate void DoWork(); private void button1_Click(object sender, EventArgs e) { //更新狀態(tài),添加到Listbox 中 AddValue("Asynchronous Start."); //使用委托來調(diào)用異步方法 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:調(diào)用Control控件的Invoke //Action<string> asyncUpdateState = UpdateStatus; //Action<string> 介紹=> 附1 //Invoke(asyncUpdateState, "1:Asynchronous End."); //(2)方法:直接在異步調(diào)用的線程下 UpdateStatus("2:Asynchronous End."); } void UpdateStatus(string input) { //把你需要通知的控件Control 賦值給ISynchronizeInvoke //來實現(xiàn)線程間的通信 ISynchronizeInvoke async = this.listBoxStatus; //使用(1)方法,InvokeRequired == false ,來源當(dāng)前(Window Form)主線程 if (async.InvokeRequired == false) AddValue(input); else// 使用(2)方法 == true ,來源其他線程(異步) { Action<string> action = new Action<string>(status => { AddValue(status); }); //調(diào)用ISynchronizeInvoke 提供的Invoke 同步方法,阻礙線程,直到調(diào)用結(jié)束 //也可以使用ISynchronizeInvoke 提供的異步BeginInvoke/EndInvoke方法來實現(xiàn)調(diào)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);//模擬耗時工作 }
在代碼中(UpdateStatus方法體內(nèi)),我們可以看到主要是在ISynchronizeInvoke async = this.listBoxStatus;實現(xiàn)了線程間的通信,MSDN的解釋” 實現(xiàn)此接口的對象可以接收事件已發(fā)生的通知,并且可以響應(yīng)有關(guān)該事件的查詢”. 并使Window Form(主線程) 下的ListBox 控件和來自異步方法(另外一個線程)的建立了通道。
InvokeRequired 判斷線程的來源。
如果使用(1)方法,來源于Window Form 自身Control 的Invoke方法, InvokeRequired將返回false; 來源另外線程(異步)。
如果使用(2)返回true.同時ISynchronizeInvoke 提供了異步(BeginInvoke+EndInvok)和同步方法(Invoke)來實現(xiàn)線程間通信.Invoke 就是最上面的圖1 所示的第一種 / BeginInvoke+EndInvok 是第二種。
2. SynchronizationContext 類
相比ISynchronizeInvoke 接口,SynchronizationContext 類(來自.Net Framework 2.0)提供了更多的方法來操作同步上下文對象,實現(xiàn)線程間通信.在上面的例子中SynchronizationContext類中將由 Post/Send 方法來實現(xiàn)。
反編譯后我們看到:
public 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 同步調(diào)用.圖1中的第一種
- Post = ISynchronizeInvoke 中的BeginInvoke + EndInvoke異步調(diào)用. 圖1中的第二種
SynchronizationContext 類舉例(在WinForm 下編程)
delegate void DoWork(); private void button1_Click(object sender, EventArgs e) { //System.Windows.Forms.Form 自動的創(chuàng)建默認(rèn)的同步上下文對象, //直接的獲取當(dāng)前的同步上下文對象 SynchronizationContext context = SynchronizationContext.Current; //更新狀態(tài),添加到Listbox 中 AddValue<string>("Asynchronous Start."); //使用委托來調(diào)用異步方法 DoWork work = DoWorkMethod; work.BeginInvoke(OnWorkCallback, context); } void OnWorkCallback(IAsyncResult asyncResult) { AsyncResult async = (AsyncResult)asyncResult; DoWork work = (DoWork)async.AsyncDelegate; work.EndInvoke(asyncResult); //更新狀態(tài) UpdateStatus("Asynchronous End.", asyncResult.AsyncState); } void UpdateStatus(object input,object syncContext) { //獲取主線程(Window Form)中同步上下文對象 SynchronizationContext context = syncContext as SynchronizationContext; //使用SynchronizationContext 類中異步Post 方法 SendOrPostCallback callback = new SendOrPostCallback(p => { AddValue<object>(p); }); context.Post(callback, input);//Post 為異步,Send 為同步 } 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);//模擬耗時工作 }
上面我們已經(jīng)說過在主線程中System.Windows.Forms.Form 自動的創(chuàng)建默認(rèn)的同步上下文對象, 這時候我們把當(dāng)前的同步上下文對象通過參數(shù)的形式賦值到異步線程中,調(diào)用Post 方法來實現(xiàn), Post 方法接收 SendOrPostCallback 委托和額外object state參數(shù),在Post方法體內(nèi)調(diào)用線程池的線程來實現(xiàn)(Code2.1).當(dāng)然我們也可以直接使用Send方法。
下面我們看看線程中的代碼(在Console 下編程)。
static class Program { static void Main() { Output("Main Thread Start."); //為主線程創(chuàng)建Synchronization Context var context = new SynchronizationContext(); //開始一個新線程 Thread threadB = new Thread(work); threadB.Start(context); Console.Read(); } static void work(object context) { Output("Thread B"); //獲取主線程中的同步上下文對象 SynchronizationContext sc = context as SynchronizationContext; //異步的方式和主線程通信,并發(fā)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); } }
在主線程中因為沒有同步上下文對象,所以開始我們new SynchronizationContext(); 對象,其他和上面基本一樣.此例說明了Post 是開啟新線程(線程池)運(yùn)行的。
3. AsyncOperation / AsyncOperationManager 類
AsyncOperation / AsyncOperationManager 類是SynchronizationContext 類的進(jìn)一步封裝和實現(xiàn), AsyncOperationManager在創(chuàng)建AsyncOperation對象的時候會取得當(dāng)前線程的同步上下文對象,并存儲在AsyncOperation之中,使我們訪問同步上下文對象更加容易。
public class MySynchronizedClass { private AsyncOperation operation; public event EventHandler somethingHappened; public MySynchronizedClass() { //創(chuàng)建AsyncOperation 對象,并把當(dāng)前線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1 operation.OperationCompleted(); } }
AsyncOperation類中實現(xiàn)了OperationCompleted的方法. SynchronizationContext 類中這個方法是沒有具體的代碼實現(xiàn)的。
到此這篇關(guān)于C#線程間異步通信的文章就介紹到這了。希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助,也希望大家多多支持腳本之家。
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