深入理解 SynchronizationContext

深入理解 SynchronizationContext
- SynchronizationContext（后续以SC简称）是什么？
  - 1.1 概念
  - 1.2 SynchronizationContext 的实现
- 参考

SynchronizationContext（后续以SC简称）是什么？

1.1 概念

在 .NET 框架的多线程程序中，往往很多时间需要将一个线程工作单元或上下文，传递给另一个线程。我们都知道的是 Windows 上的程序是以消息循环为中心的，这个如何理解呢？

每一个 window 窗体都有一个与之关联的 Window Procedure，这个是一个用来处理所有消息发送或发送到类的给所有消息的函数。窗体的所有UI显示和显示都取决于 Window Procedure 对这些消息的响应。

SynchronizationContext 主要提供了一下三方面的功能：

1) 提供了一种把工作单元添加到上下文的队列中的方法。

2) 每一个线程都有一个 “current” 的上下文。

3) 它保存着未完成异步操作数的计数，这个数量随着当前的 SC 被捕获，或被夺取时增加，当捕获的 SC 用于将完成通知排队发送到该上下文时，则减少。

// 重要的 SynchronizationContext APIClass

{

  // Dispather work to the context.

  void Post(); // Asynchronously

  void send(); // Synchronously

  // Keep track of the number of asynchronous operations.

  void OperationStarted();

  void OperationCompleted();

  // Each thread has a current context.

  // If "Current" is null, then the thread's current context is

  // "new SynchronizationContext()", by convention.

  static SynchronizationContext Current{get;}

  static void SetSynchronizationContext(SynchronizationContext);

}

1.2 SynchronizationContext 的实现

1）WindowsFormsSynchronizationContext (System.Windows.Forms.dll)

1，Use ISynchronizeInvoke on UI Control，用来将委托传递给 win32 message loop

2，每一个 UI 线程都会创建一个 WindowsFormsSynchronizationContext

3，WindowsFormsSynchronizationContext 的上下文是一个单一的UI 线程

2）DispatcherSynchronizationContext(WindowsBase.dll: System.Windows.Threading)

1，以 “Normal” 优先级的委托传递给 UI 线程。

2，所有排队到 DispatcherSynchronizationContext 的委托都是由特定的UI线程按照他们排队的顺序依次执行，一次执行一个。

3，DispatcherSynchronizationContext 的上下文是一个单一的 UI 线程

3）Default(ThreadPool) SynchronizationContext(mscorlib.dll: System.Threading)

1，默认的 SynchronizationContext 是一个默认构造函数的 SynchronizationContext 对象，按照惯例，如果一个线程当前的 SynchronizationContext 是 null，那么它会隐式的含有一个默认的 SynchronizationContext。

2，默认 SynchronizationContext 将它的异步委托添加到线程池队列，但是在调用的线程上执行它的同步委托。因此，它的上下文涵盖了所有的线程池的线程以及调用它的线程。上下文 “借用” 调用它的线程，然后把它们带入到上下文中直到委托结束。从某种意义上来说，默认上下文可能包含当前进程中的任何线程。

3，默认 SynchronizationContext 是应用在线程池中的线程的除非是被 ASP.NET 托管的代码，默认的 SynchronizationContext 也隐式应用于显式的子线程中除非子线程设置了自己的 SynchronizationContext。因此，UI 的应用一般都有两个 SynchronizationContext， UI 的 SynchronizationContext cover UI thread， default SynchronizationContext cover ThreadPool thread。

图1 是一个典型比如 WPF 程序，调用 Dispatcher.Invoke 或 Dispatcher.BeginInvoke 时Context 转换的一个图。

private void On_Time_Elapsed(object sender, EventArgs e)

{

		Dispatcher.Invoke(()=>{

      _displayTextBlock.Text = "Show Here.";

    });

}

图1

图2 是 WPF 程序中，Dispatcher.Invoke 中又新开了线程池的线程执行的例子。

private void On_Time_Elapsed(object sender, EventArgs e){

  Dispatcher.Invoke(()=>{

 			Task.Run(()=>{

        // Do Something here.

      });   

    _displayTextBlock.Text = "1111";

  });

}

图2

各个不同实现的 SynchronizationContext 的区别

Specific Thread Used to Execute Delegates	Exclusive (Delegates Execute One at a Time)	Ordered (Delegates Execute in Queue Order)	Send May Invoke Delegate Directly	Post May Invoke Delegate Directly
Windows Forms	Yes	Yes	Yes	If called from UI thread	Never
WPF/Silverlight	Yes	Yes	Yes	If called from UI thread	Never
Default	No	No	No	Always	Never
ASP.NET	No	Yes	No	Always	Always

参考

1） It's all about SynchronizationContext