在多線程中調(diào)用winform窗體控件的實現(xiàn)方法
本文實例講述了在C#中實現(xiàn)多線程中調(diào)用winform窗體控件的方法，對于C#程序設(shè)計的學(xué)習(xí)有著很好的借鑒參考價值。具體方法如下：
首先，由于Windows窗體控件本質(zhì)上不是線程安全的。因此如果有兩個或多個線程適度操作某一控件的狀態(tài)(set value)，則可能會迫使該控件進(jìn)入一種不一致的狀態(tài)。還可能出現(xiàn)其他與線程相關(guān)的 bug，包括爭用和死鎖的情況。于是在調(diào)試器中運行應(yīng)用程序時，如果創(chuàng)建某控件的線程之外的其他線程試圖調(diào)用該控件，則調(diào)試器會引發(fā)一個 InvalidOperationException
本文用一個很簡單的示例來講解這個問題(在窗體上放一個TextBox和一個Button,點擊Button后，在新建的線程中設(shè)置TextBox的值)
解決辦法一: 關(guān)閉該異常檢測的方式來避免異常的出現(xiàn)
經(jīng)過測試發(fā)現(xiàn)此種方法雖然避免了異常的拋出，但是并不能保證程序運行結(jié)果的正確性 (比如多個線程同時設(shè)置TextBox1的Text時，很難預(yù)計最終TextBox1的Text是什么)
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Text;
using System.Windows.Forms;
using System.Threading;
namespace winformTest
{
public partial class Form1 : Form
{
public Form1()
{
InitializeComponent();
Control.CheckForIllegalCrossThreadCalls = false;//這一行是關(guān)鍵
}
private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
SetTextBoxValue();
}
void SetTextBoxValue()
{
TextBoxSetValue tbsv = new TextBoxSetValue(this.textBox1, "Method1");
ThreadStart TS = new ThreadStart(tbsv.SetText);
Thread T = new Thread(TS);
T.Start();
}
class TextBoxSetValue
{
private TextBox _TextBox ;
private string _Value;
public TextBoxSetValue(TextBox TxtBox, String Value)
{
_TextBox = TxtBox;
_Value = Value;
}
public void SetText()
{
_TextBox.Text = _Value;
}
}
}
}
解決辦法二:通過委托安全調(diào)用
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Text;
using System.Windows.Forms;
namespace winformTest
{
public partial class Form2 : Form
{
public Form2()
{
InitializeComponent();
}
private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
SetTextBoxValue();
}
private delegate void CallSetTextValue();
//通過委托調(diào)用
void SetTextBoxValue()
{
TextBoxSetValue tbsv = new TextBoxSetValue(this.textBox1, "Method2");
if (tbsv.TextBox.InvokeRequired)
{
CallSetTextValue call = new CallSetTextValue(tbsv.SetText);
tbsv.TextBox.Invoke(call);
}
else
{
tbsv.SetText();
}
}
class TextBoxSetValue
{
private TextBox _TextBox;
private string _Value;
public TextBoxSetValue(TextBox TxtBox, String Value)
{
_TextBox = TxtBox;
_Value = Value;
}
public void SetText()
{
_TextBox.Text = _Value;
}
public TextBox TextBox {
set { _TextBox = value; }
get { return _TextBox; }
}
}
}
}
第三解決辦法:利用BackgroundWorker控件
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Text;
using System.Windows.Forms;
using System.Threading;
namespace winformTest
{
public partial class Form3 : Form
{
public Form3()
{
InitializeComponent();
}
private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
using (BackgroundWorker bw = new BackgroundWorker())
{
bw.RunWorkerCompleted += SetTextBoxValue;
bw.RunWorkerAsync();
}
}
void SetTextBoxValue(object sender, RunWorkerCompletedEventArgs e)
{
TextBoxSetValue tbsv = new TextBoxSetValue(this.textBox1, "Method3");
tbsv.SetText();
}
class TextBoxSetValue
{
private TextBox _TextBox;
private string _Value;
public TextBoxSetValue(TextBox TxtBox, String Value)
{
_TextBox = TxtBox;
_Value = Value;
}
public void SetText()
{
_TextBox.Text = _Value;
}
}
}
}
用戶不喜歡反應(yīng)慢的程序。在執(zhí)行耗時較長的操作時，使用多線程是明智之舉，它可以提高程序 UI 的響應(yīng)速度，使得一切運行顯得更為快速。在 Windows 中進(jìn)行多線程編程曾經(jīng)是 C++ 開發(fā)人員的專屬特權(quán)，但是現(xiàn)在，可以使用所有兼容 Microsoft .NET 的語言來編寫。
不過Windows 窗體體系結(jié)構(gòu)對線程使用制定了嚴(yán)格的規(guī)則。如果只是編寫單線程應(yīng)用程序，則沒必要知道這些規(guī)則，這是因為單線程的代碼不可能違反這些規(guī)則。然而，一旦采用多線程，就需要理解 Windows 窗體中最重要的一條線程規(guī)則：除了極少數(shù)的例外情況，否則都不要在它的創(chuàng)建線程以外的線程中使用控件的任何成員。本規(guī)則的例外情況有文檔說明，但這樣的情況非常少。這適用于其類派生自 System.Windows.Forms.Control 的任何對象，其中幾乎包括 UI 中的所有元素。所有的 UI 元素（包括表單本身）都是從 Control 類派生的對象。此外，這條規(guī)則的結(jié)果是一個被包含的控件（如，包含在一個表單中的按鈕）必須與包含它控件位處于同一個線程中。也就是說，一個窗口中的所有控件屬于同一個 UI 線程。實際中，大部分 Windows 窗體應(yīng)用程序最終都只有一個線程，所有 UI 活動都發(fā)生在這個線程上。這個線程通常稱為 UI 線程。這意味著您不能調(diào)用用戶界面中任意控件上的任何方法，除非在該方法的文檔說明中指出可以調(diào)用。該規(guī)則的例外情況（總有文檔記錄）非常少而且它們之間關(guān)系也不大。請注意，以下代碼是非法的：
private Thread myThread;
private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
{
myThread = new Thread(new ThreadStart(RunsOnWorkerThread));
myThread.Start();
}
private void RunsOnWorkerThread()
{
label1.Text = "myThread線程調(diào)用UI控件";
}
如果您在 .NET Framework 1.0 版本中嘗試運行這段代碼，也許會僥幸運行成功，或者初看起來是如此。這就是多線程錯誤中的主要問題，即它們并不會立即顯現(xiàn)出來。甚至當(dāng)出現(xiàn)了一些錯誤時，在第一次演示程序之前一切看起來也都很正常。但不要搞錯 — 我剛才顯示的這段代碼明顯違反了規(guī)則，并且可以預(yù)見，任何抱希望于“試運行時良好，應(yīng)該就沒有問題”的人在即將到來的調(diào)試期是會付出沉重代價的。
下面我們來看看有哪些方法可以解決這一問題。
一、System.Windows.Forms.MethodInvoker 類型是一個系統(tǒng)定義的委托，用于調(diào)用不帶參數(shù)的方法。
private Thread myThread;
private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
{
myThread = new Thread(new ThreadStart(RunsOnWorkerThread));
myThread.Start();
}
private void RunsOnWorkerThread()
{
MethodInvoker mi = new MethodInvoker(SetControlsProp);
BeginInvoke(mi);
}
private void SetControlsProp()
{
label1.Text = "myThread線程調(diào)用UI控件";
}
二、直接用System.EventHandle（可帶參數(shù)）
private Thread myThread;
private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
{
myThread = new Thread(new ThreadStart(RunsOnWorkerThread));
myThread.Start();
}
private void RunsOnWorkerThread()
{
//DoSomethingSlow();
string pList = "myThread線程調(diào)用UI控件";
label1.BeginInvoke(new System.EventHandler(UpdateUI), pList);
}
//直接用System.EventHandler,沒有必要自定義委托
private void UpdateUI(object o, System.EventArgs e)
{
//UI線程設(shè)置label1屬性
label1.Text = o.ToString() + "成功!";
}
三、包裝 Control.Invoke
雖然第二個方法中的代碼解決了這個問題，但它相當(dāng)繁瑣。如果輔助線程希望在結(jié)束時提供更多的反饋信息，而不是簡單地給出“Finished!”消息，則 BeginInvoke過于復(fù)雜的使用方法會令人生畏。為了傳達(dá)其他消息，例如“正在處理”、“一切順利”等等，需要設(shè)法向 UpdateUI 函數(shù)傳遞一個參數(shù)?？赡苓€需要添加一個進(jìn)度欄以提高反饋能力。這么多次調(diào)用 BeginInvoke 可能導(dǎo)致輔助線程受該代碼支配。這樣不僅會造成不便，而且考慮到輔助線程與 UI 的協(xié)調(diào)性，這樣設(shè)計也不好。對這些進(jìn)行分析之后，我們認(rèn)為包裝函數(shù)可以解決這兩個問題。
private Thread myThread;
private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
{
myThread = new Thread(new ThreadStart(RunsOnWorkerThread));
myThread.Start();
}
private void RunsOnWorkerThread()
{
////DoSomethingSlow();
for (int i = 0; i < 100; i++)
{
ShowProgress( Convert.ToString(i)+"%", i);
Thread.Sleep(100);
}
}
public void ShowProgress(string msg, int percentDone)
{
// Wrap the parameters in some EventArgs-derived custom class:
System.EventArgs e = new MyProgressEvents(msg, percentDone);
object[] pList = { this, e };
BeginInvoke(new MyProgressEventsHandler(UpdateUI), pList);
}
private delegate void MyProgressEventsHandler(object sender, MyProgressEvents e);
private void UpdateUI(object sender, MyProgressEvents e)
{
lblStatus.Text = e.Msg;
myProgressControl.Value = e.PercentDone;
}
public class MyProgressEvents : EventArgs
{
public string Msg;
public int PercentDone;
public MyProgressEvents(string msg, int per)
{
Msg = msg;
PercentDone = per;
}
}
ShowProgress 方法對將調(diào)用引向正確線程的工作進(jìn)行封裝。這意味著輔助線程代碼不再擔(dān)心需要過多關(guān)注 UI 細(xì)節(jié)，而只要定期調(diào)用 ShowProgress 即可。
如果我提供一個設(shè)計為可從任何線程調(diào)用的公共方法，則完全有可能某人會從 UI 線程調(diào)用這個方法。在這種情況下，沒必要調(diào)用 BeginInvoke，因為我已經(jīng)處于正確的線程中。調(diào)用 Invoke 完全是浪費時間和資源，不如直接調(diào)用適當(dāng)?shù)姆椒?。為了避免這種情況，Control 類將公開一個稱為 InvokeRequired 的屬性。這是“只限 UI 線程”規(guī)則的另一個例外。它可從任何線程讀取，如果調(diào)用線程是 UI 線程，則返回假，其他線程則返回真。這意味著我可以按以下方式修改包裝：
public void ShowProgress(string msg, int percentDone)
{
if (InvokeRequired)
{
// As before
//...
}
else
{
// We're already on the UI thread just
// call straight through.
UpdateUI(this, new MyProgressEvents(msg,PercentDone));
}
}
線程打開窗體的問題:
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Text;
using System.Windows.Forms;
namespace WindowsApplication36
{
public partial class Form1 : Form
{
public Form1()
{
InitializeComponent();
}
private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
{
}
private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
new System.Threading.Thread(new System.Threading.ThreadStart(invokeShow)).Start();
}
public void invokeShow()
{
Form f1 = new Form();
this.Invoke(new System.EventHandler(this.showForm), new object[] { f1, null });
}
public void showForm(object sender,EventArgs e)
{
Form f1 = sender as Form;
f1.ShowDialog();
}
}
}
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