.NET设计篇08-线程统一取消模型和跨线程访问UI

知识需要不断积累、总结和沉淀，思考和写作是成长的催化剂，输出倒逼输入

内容目录

一、线程统一取消模型1、取消令牌2、可以中断的线程1、设计一个中断函数2、创建CancellationTokenSource对象3、启动线程4、取消线程执行二、跨线程访问UI基本方法1、Control.Invoke和BeginInvoke2、桌面退出3、编写线程安全的控件三、BackgroundWorker组件1、干活的代码2、启动任务3、结果取回4、取消任务5、进度报告四、等等

一、线程统一取消模型

线程取消在多线程开发中非常普遍，鉴于此微软在.NET4.0基础类库中引入线程统一取消模型对线程取消功能的支持。

1、取消令牌

线程统一取消模型中两个重要的类型就是CancellationToken和CancellationTokenSource
每个CancellationTokenSource对象都包容着一个“取消令牌（CancellationToken）”，并通过它的Token属性向外界展露，用法也很简单通过调用CancellationTokenSource的Cancel()方法通知取消令牌。下面有个小栗子

2、可以中断的线程

下面介绍一个可以中断的线程模型流程

1、设计一个中断函数

一个可以中断的线程函数模板看起来像下面这样

public class ThreadFuncObject
{
    //通过构造函数从外界传入取消令牌
    private CancellationToken _token;
    public ThreadFuncObject(CancellationToken token)
    {
        _token = token;
    }
    public void DoWork()
    {
        //各种功能代码...
        if (_token.IsCancellationRequested)
        {
            //完成清理工作...
            //简单的处理直接return即可
            //return;
            //建议抛出个取消异常
            throw new OperationCanceledException(_token);
        }
        //各种功能代码...
    }
}

2、创建CancellationTokenSource对象

CancellationTokenSource tokenSource = new CancellationTokenSource();

3、启动线程

ThreadFuncObject obj = new ThreadFuncObject(tokenSource.Token);
Thread th = new Thread(obj.DoWork);
th.Start();

4、取消线程执行

tokenSource.Cancel();

二、跨线程访问UI基本方法

刚开始桌面程序开发时，在做进度条等通知UI更新的功能时，经常会遇到跨线程访问UI的问题，抛的错就是控件不能从不是创建它的线程去更改。

在.NET Framework中，所有的可视化控件都从System.Windows.Forms.Control类派生而来，考虑到跨线程访问控件的需要，Control类提供了相应的方法完成跨线程更新界面。

1、Control.Invoke和BeginInvoke

//
// 摘要:
//     在拥有此控件的基础窗口句柄的线程上执行指定的委托。
//
// 参数:
//   method:
//     包含要在控件的线程上下文中调用的方法的委托。
//
// 返回结果:
//     正在被调用的委托的返回值，或者如果委托没有返回值，则为 null。
public object Invoke(Delegate method);

Invoke方法的参数是一个委托，代表在创建控件的线程中要执行的方法。实际场景中是要向UI传值的，可以使用下面的重载

//
// 摘要:
//     在拥有控件的基础窗口句柄的线程上，用指定的自变量列表执行指定委托。
//
// 参数:
//   method:
//     一个方法委托，它采用的参数的数量和类型与 args 参数中所包含的相同。
//
//   args:
//     作为指定方法的参数传递的对象数组。 如果此方法没有参数，该参数可以是 null。
//
// 返回结果:
//     System.Object，它包含正被调用的委托返回值；如果该委托没有返回值，则为 null。
public object Invoke(Delegate method, params object[] args);

使用像下面这样

private void ThreadMethod(Object info)
{
    Action<string> del = (msg) => lblInfo.Text = msg;
    lblInfo.Invoke(del,info);
}

Control.Invoke是同步方法，就是当工作线程调用此方法将一个方法委托给UI线程执行以后，它必须等待UI线程执行完此方法后才能继续执行，如果UI线程很忙，工作线程可能要等待较长的时间不能工作。这可能不太合理

Control.BeginInvoke是异步方法，就是工作线程可以将一个方法传送给UI线程执行之后，继续执行下一步的任务而无需等待。

UI线程是单一的，就是来更新用户界面和接受用户响应的。它从消息队列中提取消息处理，如果某个消息执行时间较长，将会导致界面失去响应，感觉死机了。所以长时间任务要交给独立的工作线程去执行，UI线程只管向用户展示执行的结果。UI线程不应兼职过多

2、桌面退出

桌面（Windows窗体）程序是事件驱动的，应该确保用户不能频繁的点击启动访问控件的线程。因为多线程同时访问同一个控件，可能会造成程序不稳定，出现意想不到的的结果。可以通过控制按钮状态或线程状态，控制线程同步。

如果关闭主窗体导致主线程退出，工作线程还没结束。因为主窗体销毁了，其上的控件都被销毁，而工作线程还包含着访问控件的代码，所以会抛出ObjectDisposedException异常。

前几篇线程中讲到，最简单的方法就是将工作线程设置为后台线程，帮随着主线程的退出而退出，另一个方法就是在窗体FormClosing关闭事件中，判断工作线程的状态，手动Abort终止它。

3、编写线程安全的控件

我们可以将多线程访问功能封装进控件里，从而简化编写跨线程访问时的代码。比如Lable标签控件的text属性不能跨线程直接访问，可以派生出一个新的ThreadSafeLable类，向下面这样，这样不管跨不跨线程，使用相同的代码访问线程安全的控件。

public class ThreadSafeLable : Label
{
    //覆盖基类的Text属性
    public override string Text
    {
        get
        {
            return base.Text;
        }
        set
        {
            if (InvokeRequired)//跨线程调用
            {
                Action<string> del = (msg) => base.Text = msg;
                Invoke(del, value);
            }
            else//普通调用
            {
                base.Text = value;
            }
        }
    }
}

项目开发中注意封装一些这样的控件，可以简化多线程调用代码，提高项目的开发效率

三、BackgroundWorker组件

其实微软提供了一个现成的组件用于跨线程访问UI的，那就是BackgroundWorker组件，大大简化了此类程序的开发。基于事件的异步调用模式，就是通过事件告知什么时候干什么事。支持报告进度，支持取消。

1、干活的代码

在DoWork事件中，真正干活的代码放在这里

2、启动任务

调用BackgroundWorker组件的RunWorkerAsync方法，此方法会激发DoWork事件。此方法有个重载可以传Object对象，在DoWork中通过DoWorkEventArgs.Argument来接收

3、结果取回

BackgroundWorker组件有一个RunWorkerCompleted事件
其中的RunWorkerCompletedEventArgs参数包含以下重要信息：

参数属性	描述
e.Result	工作任务执行的结果
e.Error	这是一个Exception对象，如果工作任务执行过程中没有发生异常，则此属性为null，如果发生了异常，此属性引用被抛出的异常对象
e.Cancelled	如果在工作任务完成前用户取消了操作，则此属性为True，否则此属性为False

4、取消任务

BackgroundWorker组件有一个CancelAsync方法，调用此方法将会导致BackgroundWorker组件的只读属性CancellationPending为True，然后在DoWork中判断即可。

private void backgroundWorker1_DoWork(object sender, DoWorkEventArgs e)
{
    BackgroundWorker bw = sender as BackgroundWorker;
    if (bw.CancellationPending)//如果用户取消了操作
    {
        e.Cancel = true;//此结果将会传到RunWorkerCompleted事件中
        return;//仍需要手动提交结束任务
    }
    //...
}

5、进度报告

BackgroundWorker组件有一个ProgressChanged事件。在DoWork事件处理代码中合适的地方调用BackgroundWorker组件的ReportProgress方法，就会激发ProgressChanged事件。ReportProgress除了可以报告进度，也可以通过其重载报告一个object对象，往往是描述信息。

在ProgressChanged事件中使用线程同步上下文做了特殊处理，可以直接访问窗体上控件，无需考虑跨线程问题。

四、等等

好多东西以前都认真看过，没记性就忘了。马上要搬家了，装不进脑子里就带不走。每次搬家还要为几本书多付一些搬家费，惆怅。（没有大家电，书本就是最重的东西了）

给我一杯酒再给我一支烟，说走就走有缘就再见