多种Timer的场景应用

前言

今天讲讲各种Timer的使用。

三种Timer组件

.Net框架提供了三种常规Timer组件，分别是System.Windows.Forms.Timer、System.Timers.Timer和System.Threading.Timer。实际最常用的也就是前两种，而且应用场景比较明确。

System.Windows.Forms.Timer

Forms.Timer基于单线程，也就是基于主线程运行。它的应用场景一般是：

1. Winform项目，WPF项目
2. 小型任务操作，比如界面更新。而比如数据库交互这种需要等待和响应的操作就不合适了
3. 不适合时间粒度比较细的项目。比如你要发起一个定时器，和硬件设备进行交互。此Timer是在主线程上进行中断，会造成硬件的交互和UI操作争夺资源。

Timer timerWft = new Timer();                   //System.Windows.Forms.Timer

private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
{
    //System.Windows.Forms.Timer
    timerWft.Tick += TimerWft_Tick;     //绑定触发事件
    timerWft.Interval = 50;              //设定执行间隔时间（ms）
}

/*
* System.Windows.Forms.Timer特点
* 1. 运行在主线程内，因此不是多线程运行
* 2. 因为运行在主线程内，所以它的执行机制是中断机制，即在UI消息泵内制造一个中断，来处理Timer的定时处理代码
* 3. 因为是中断机制，所以定时处理代码不能过于耗时，耗时将导致UI不流畅或者卡死
*
* 因此，这种Timer只能用于Winform下，定时处理代码很简单，耗时较小的应用场景
* 何为消息泵：Main方法中的打开主窗体的代码：Application.Run(new Form1())就是启动一个消息处理循环并打开主窗体
*/
private void btnWft_Click(object sender, EventArgs e)
{
    if (!timerWft.Enabled)
    {
        lbMsg.Items.Clear();
        btnWft.Text = "停止";
        timerWft.Start();                   //使用Start()方法或者Enable = true属性来启动Timer
        //timerWft.Enabled = true;
    }
    else
    {
        btnWft.Text = "启动";
        timerWft.Stop();
    }
}

private void TimerWft_Tick(object sender, EventArgs e)
{
    AddMsg(string.Format("{0}", DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss:fff")));
}

因为这个Timer是继承自Component的，因此它可以从工具箱上拖放到设计界面上。不过一般不建议这么做，因为手写也非常方便。

System.Timers.Timer

这个Timer基于多线程的：

1. 不限项目类型
2. 其他不适合Windows.Forms.Timer的场景，都建议使用它

NsTim.Timer timerTim = new NsTim.Timer();      //System.Timers.Timer

private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
{
    //System.Timers.Timer
    timerTim.Elapsed += TimerTim_Elapsed;   //绑定触发事件
    timerTim.Interval = 50;                  //设定执行间隔时间（ms）
}

/* System.Timers.Timer 的特点
* 1. Timer代码在独立线程内运行，原则上不会卡UI界面
* 2. 因为是多线程执行，所以定时执行的方法是由子线程触发的，而它要操控UI线程的对象，此时需要跨线程
*/
private void btnTim_Click(object sender, EventArgs e)
{
    if (!timerTim.Enabled)
    {
        lbMsg.Items.Clear();
        btnTim.Text = "停止";
        timerTim.Start();                   //使用Start()方法或者Enable = true属性来启动Timer
        //timerWft.Enabled = true;
    }
    else
    {
        btnTim.Text = "启动";
        timerTim.Stop();
    }
}

private void TimerTim_Elapsed(object sender, NsTim.ElapsedEventArgs e)
{
    if (this.IsHandleCreated)  //判断IsHandleCreated，以避免窗体关闭时窗体句柄销毁导致 this 失效，而导致后续执行异常
    {
        //必须使用BeginInvoke异步调用UI对象
        this.BeginInvoke(new Action(() =>
        {
            AddMsg(string.Format("{0}", DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss:fff")));
        }));
    }
}

我们可以看到，在Timer的线程中和UI交互，必须使用BeginInvoke()发起异步跨线程操作，或者使用Invoke()发起同步跨线程操作。为了不卡界面，一般都会使用BeginInvoke异步调用。

System.Threading.Timer

这个Timer也是基于多线程的，但我们仔细分析它的命名空间，我们发现它是有侧重的。上面第二种是System.Timers，侧重于Timers，可以说它是“专业的Timer组件”，而这个Timer的命名空间是System.Threading，是基于线程的Timer，可以理解为，它是为线程中的场景服务的。它的特点：

1. 不限项目类型
2. 适合基于多线程中的Timer场景，比如想在多线程执行中发起一个Timer

所以我们会发现，如果想按常规的方式使用这个Timer，是很别扭的。常规的Timer，都可以自由控制Start(), Stop(), 但它没有。所以它适合的是“多线程中的Timer场景”，可以说是非常精确的一个描述。理由如下：

1. 命名空间的定义Threading，说明了设计者想要它用于多线程场景
2. 它没有定义显式的停止Timer的方法，因为在线程运行场景下没有必要。一个线程的正确用法，往往是应该迅速执行、迅速结束的，因此没有必要给它提供Stop方法。所以我们发现，停止这个Timer的方式，是 timer = null，将Timer扔给垃圾收集器。
3. 从它的方法参数中，可以看到它的回调方法和其他的Timer不同，其他的Timer都是event，而它是Callbacks，适合用匿名委托，把代码写在线程方法内，这样线程代码和回调代码不分离，可读性更好。

NsThr.Timer timerThr;                          //System.Threading.Timer

/* System.Threading.Timer的特点
* 1. Timer代码在独立线程内运行，原则上不会卡UI界面
* 2. 因为是多线程执行，所以定时执行的方法是由子线程触发的，而它要操控UI线程的对象，此时需要跨线程
* 3. 可以看出它的停止代码写的非常丑陋，主要是它并没有提供停止Timer的方法。它的使用场景是在多线程中发起Timer，一个线程的执行原则上很快结束，所以没有必要
* 4. 我们会发现这个Timer继承自MarshalByRefObject，这是个具有跨应用程序域特性的对象，比如应用程序域A的代码要操控应用程序域B的Timer，那只能用它了。
*/
private void btnThr_Click(object sender, EventArgs e)
{
    if (timerThr == null)
    {
        lbMsg.Items.Clear();
        btnThr.Text = "停止";
        timerThr = new NsThr.Timer(new NsThr.TimerCallback((o)=>
        {
            if (this.IsHandleCreated)
            {
                this.BeginInvoke(new Action(() =>
                {
                    AddMsg(string.Format("{0}", DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss:fff")));
                }));
            }
        }), null, 50, 50);
    }
    else
    {
        btnThr.Text = "启动";
        timerThr.Change(0, NsThr.Timeout.Infinite);
        timerThr = null;
    }

}

总结

System.Windows.Forms.Timers 适合基于Winform，WPF的项目，同时执行任务比较简单快速的场景，比如UI显示。

System.Timers.Timer 适合各种项目，用于执行任务耗时较长，以及对交互有更高要求的场景。

System.Threading.Timer 适合用于在多线程中发起Timer的场景。

本文附有demo源代码：

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