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(lái)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(shí)現(xiàn)同步上下文對(duì)象(Synchronization Context), 線程B通過(guò)調(diào)用線程A的同步上下文對(duì)象來(lái)訪問(wèn)線程A,所有實(shí)現(xiàn)都是在同步上下文中完成的.線程B有兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)線程間的通信。
第一種:調(diào)用線程A的同步上下文對(duì)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(duì)象(實(shí)際上是在開(kāi)啟一個(gè)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(huì)通過(guò)下面幾個(gè)類(lèi)來(lái)進(jìn)行介紹:
- ISynchronizeInvoke 接口
- SynchronizationContext 類(lèi)
- AsyncOperation / AsyncOperationManager 類(lèi)
1. ISynchronizeInvoke 接口
我們先來(lái)看下面一段異步的代碼(Window Form控件下有1個(gè)Button/1個(gè)Label),但點(diǎn)擊Button的時(shí)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(duì)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(wèn)控件的方法和屬性。
ISynchronizeInvoke 接口來(lái)自.Net Framework 1.0,提供3個(gè)方法1個(gè)屬性:
- BeginInvoke / EndInvoke 方法 : 異步方法
- Invoke 方法 : 同步方法
- InvokeRequired 屬性 : 判讀來(lái)源的執(zhí)行線程
delegate void DoWork();
private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
//更新?tīng)顟B(tài),添加到Listbox 中
AddValue("Asynchronous Start.");
//使用委托來(lái)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(lái)實(shí)現(xiàn)線程間的通信
ISynchronizeInvoke async = this.listBoxStatus;
//使用(1)方法,InvokeRequired == false ,來(lái)源當(dāng)前(Window Form)主線程
if (async.InvokeRequired == false)
AddValue(input);
else// 使用(2)方法 == true ,來(lái)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(lái)實(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)了線程間的通信,MSDN的解釋” 實(shí)現(xiàn)此接口的對(duì)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(lái)自異步方法(另外一個(gè)線程)的建立了通道。
InvokeRequired 判斷線程的來(lái)源。
如果使用(1)方法,來(lái)源于Window Form 自身Control 的Invoke方法, InvokeRequired將返回false; 來(lái)源另外線程(異步)。
如果使用(2)返回true.同時(shí)ISynchronizeInvoke 提供了異步(BeginInvoke+EndInvok)和同步方法(Invoke)來(lái)實(shí)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(lèi)
相比ISynchronizeInvoke 接口,SynchronizationContext 類(lèi)(來(lái)自.Net Framework 2.0)提供了更多的方法來(lái)操作同步上下文對(duì)象,實(shí)現(xiàn)線程間通信.在上面的例子中SynchronizationContext類(lèi)中將由 Post/Send 方法來(lái)實(shí)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(lèi)舉例(在WinForm 下編程)
delegate void DoWork();
private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
//System.Windows.Forms.Form 自動(dòng)的創(chuàng)建默認(rèn)的同步上下文對(duì)象,
//直接的獲取當(dāng)前的同步上下文對(duì)象
SynchronizationContext context = SynchronizationContext.Current;
//更新?tīng)顟B(tài),添加到Listbox 中
AddValue<string>("Asynchronous Start.");
//使用委托來(lái)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?tīng)顟B(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(duì)象
SynchronizationContext context = syncContext as SynchronizationContext;
//使用SynchronizationContext 類(lèi)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(shí)工作
}上面我們已經(jīng)說(shuō)過(guò)在主線程中System.Windows.Forms.Form 自動(dòng)的創(chuàng)建默認(rèn)的同步上下文對(duì)象, 這時(shí)候我們把當(dāng)前的同步上下文對(duì)象通過(guò)參數(shù)的形式賦值到異步線程中,調(diào)用Post 方法來(lái)實(shí)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(lái)實(shí)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(kāi)始一個(gè)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(duì)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?yàn)闆](méi)有同步上下文對(duì)象,所以開(kāi)始我們new SynchronizationContext(); 對(duì)象,其他和上面基本一樣.此例說(shuō)明了Post 是開(kāi)啟新線程(線程池)運(yùn)行的。
3. AsyncOperation / AsyncOperationManager 類(lèi)
AsyncOperation / AsyncOperationManager 類(lèi)是SynchronizationContext 類(lèi)的進(jìn)一步封裝和實(shí)現(xiàn), AsyncOperationManager在創(chuàng)建AsyncOperation對(duì)象的時(shí)候會(huì)取得當(dāng)前線程的同步上下文對(duì)象,并存儲(chǔ)在AsyncOperation之中,使我們?cè)L問(wèn)同步上下文對(duì)象更加容易。
public class MySynchronizedClass
{
private AsyncOperation operation;
public event EventHandler somethingHappened;
public MySynchronizedClass()
{
//創(chuàng)建AsyncOperation 對(duì)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(lèi)中實(shí)現(xiàn)了OperationCompleted的方法. SynchronizationContext 類(lèi)中這個(gè)方法是沒(méi)有具體的代碼實(shí)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(duì)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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