C# 跨线程更新UI界面的适当的处理方式，友好的退出界面的机制探索

本文主要讲讲C#窗体的程序中一个经常遇到的情况，就是在退出窗体的时候的，发生了退出的异常。

联系作者及加群方式（激活码在群里发放）：http://www.hslcommunication.cn/Cooperation

欢迎技术探讨

我们先来看看一个典型的场景，定时从PLC或是远程服务器获取数据，然后更新界面的标签，基本上实时更新的。我们可以把模型简化，简化到一个form窗体里面，开线程定时读取

    public partial class Form1 : Form
    {
        public Form1( )
        {
            InitializeComponent( );
        }

        private void Form1_Load( object sender, EventArgs e )
        {
            thread = new System.Threading.Thread( new System.Threading.ThreadStart( ThreadCapture ) );
            thread.IsBackground = true;
            thread.Start( );
        }

        private void ThreadCapture( )
        {
            System.Threading.Thread.Sleep( 200 );
            while (true)
            {
                // 我们假设这个数据是从PLC或是远程服务器获取到的，因为可能比较耗时，我们放在了后台线程获取，并且处于一直运行的状态
                // 我们还假设获取数据的频率是200ms一次，然后把数据显示出来
                int data = random.Next( 1000 );

                // 接下来是跨线程的显示
                Invoke( new Action( ( ) =>
                 {
                     label1.Text = data.ToString( );
                 } ) );

                System.Threading.Thread.Sleep( 200 );
            }
        }

        private System.Threading.Thread thread;
        private Random random = new Random( );
    }
}　　

我们很有可能这么写，当我们点击了窗口的时候，会出现如下的异常

发送这个问题的根本原因在于，当你点击了窗体关闭，窗体所有的组件开始释放资源，但是线程还没有立即关闭，所以针对上诉的代码，我们来进行优化。

1. 优化不停的创建委托实例

---

        private void ThreadCapture( )
        {
            showInfo = new Action<string>( m =>
            {
                label1.Text = m;
            } );
            System.Threading.Thread.Sleep( 200 );
            while (true)
            {
                // 我们假设这个数据是从PLC或是远程服务器获取到的，因为可能比较耗时，我们放在了后台线程获取，并且处于一直运行的状态
                // 我们还假设获取数据的频率是200ms一次，然后把数据显示出来
                int data = random.Next( 1000 );

                // 接下来是跨线程的显示
                Invoke( showInfo, data.ToString( ) );

                System.Threading.Thread.Sleep( 200 );
            }
        }

        private Action<string> showInfo;
        private System.Threading.Thread thread;
        private Random random = new Random( );

这样就避免了每隔200ms频繁的创建委托实例，这些委托实例在GC回收数据时又要占用内存消耗，随便用户感觉不出来，但是良好的开发习惯就用更少的内存，执行很多的东西。

我刚开始思考如果避免退出异常的时候，既然它报错为空，我就加个判断呗

        private void ThreadCapture( )
        {
            showInfo = new Action<string>( m =>
            {
                label1.Text = m;
            } );
            System.Threading.Thread.Sleep( 200 );
            while (true)
            {
                // 我们假设这个数据是从PLC或是远程服务器获取到的，因为可能比较耗时，我们放在了后台线程获取，并且处于一直运行的状态
                // 我们还假设获取数据的频率是200ms一次，然后把数据显示出来
                int data = random.Next( 1000 );

                // 接下来是跨线程的显示
                if(IsHandleCreated && !IsDisposed) Invoke( showInfo, data.ToString( ) );

                System.Threading.Thread.Sleep( 200 );
            }
        }

　　

显示界面的时候，判断下句柄是否创建，当前是否被释放。出现异常的频率少了，但是还是会出。下面提供了一个简单粗暴的思路，既然报错已释放，我就捕获异常

        private void ThreadCapture( )
        {
            showInfo = new Action<string>( m =>
            {
                label1.Text = m;
            } );
            System.Threading.Thread.Sleep( 200 );
            while (true)
            {
                // 我们假设这个数据是从PLC或是远程服务器获取到的，因为可能比较耗时，我们放在了后台线程获取，并且处于一直运行的状态
                // 我们还假设获取数据的频率是200ms一次，然后把数据显示出来
                int data = random.Next( 1000 );

                try
                {
                    // 接下来是跨线程的显示
                    if (IsHandleCreated && !IsDisposed) Invoke( showInfo, data.ToString( ) );
                }
                catch (ObjectDisposedException)
                {
                    break;
                }
                catch
                {
                    throw;
                }

                System.Threading.Thread.Sleep( 200 );
            }
        }

　　

这样子就简单粗暴的解决了，但是还是觉得不太好，所以不采用try..catch，换个思路，我自己新增一个标记，指示窗体是否显示出来。当窗体关闭的时候，复位这个标记

        private void ThreadCapture( )
        {
            showInfo = new Action<string>( m =>
            {
                label1.Text = m;
            } );
            isWindowShow = true;

            System.Threading.Thread.Sleep( 200 );
            while (true)
            {
                // 我们假设这个数据是从PLC或是远程服务器获取到的，因为可能比较耗时，我们放在了后台线程获取，并且处于一直运行的状态
                // 我们还假设获取数据的频率是200ms一次，然后把数据显示出来
                int data = random.Next( 1000 );

                // 接下来是跨线程的显示
                if (isWindowShow) Invoke( showInfo, data.ToString( ) );
                else break; 

                System.Threading.Thread.Sleep( 200 );
            }
        }

        private bool isWindowShow = false;
        private Action<string> showInfo;
        private System.Threading.Thread thread;
        private Random random = new Random( );

        private void Form1_FormClosing( object sender, FormClosingEventArgs e )
        {
            isWindowShow = false;
        }

整个程序变成了这个样子，我们再多次测试测试，还是经常会出，这时候我们需要考虑更深层次的事了，我程序退出的时候需要做什么事？把采集线程关掉，停止刷新，这时候才能真正的退出

这时候就需要同步技术了，我们继续改造

        private void ThreadCapture( )
        {
            showInfo = new Action<string>( m =>
            {
                label1.Text = m;
            } );
            isWindowShow = true;

            System.Threading.Thread.Sleep( 200 );
            while (true)
            {
                // 我们假设这个数据是从PLC或是远程服务器获取到的，因为可能比较耗时，我们放在了后台线程获取，并且处于一直运行的状态
                // 我们还假设获取数据的频率是200ms一次，然后把数据显示出来
                int data = random.Next( 1000 );

                // 接下来是跨线程的显示，并检测窗体是否关闭
                if (isWindowShow) Invoke( showInfo, data.ToString( ) );
                else break;

                System.Threading.Thread.Sleep( 200 );
                // 再次检测窗体是否关闭
                if (!isWindowShow) break;
            }

            // 通知主界面是否准备退出
            resetEvent.Set( );
        }

        private System.Threading.AutoResetEvent resetEvent = new System.Threading.AutoResetEvent( false );
        private bool isWindowShow = false;
        private Action<string> showInfo;
        private System.Threading.Thread thread;
        private Random random = new Random( );

        private void Form1_FormClosing( object sender, FormClosingEventArgs e )
        {
            isWindowShow = false;
            resetEvent.WaitOne( );
        }
    }

根据思路我们写出了这个代码。运行了一下，结果卡住不动了，分析下原因是刚点击退出的时候，如果发现了Invoke显示的时候，就会形成死锁，所以方式一，改下下面的机制

        private void ThreadCapture( )
        {
            showInfo = new Action<string>( m =>
            {
                label1.Text = m;
            } );
            isWindowShow = true;

            System.Threading.Thread.Sleep( 200 );
            while (true)
            {
                // 我们假设这个数据是从PLC或是远程服务器获取到的，因为可能比较耗时，我们放在了后台线程获取，并且处于一直运行的状态
                // 我们还假设获取数据的频率是200ms一次，然后把数据显示出来
                int data = random.Next( 1000 );

                // 接下来是跨线程的显示，并检测窗体是否关闭
                if (isWindowShow) BeginInvoke( showInfo, data.ToString( ) );
                else break;

                System.Threading.Thread.Sleep( 200 );
                // 再次检测窗体是否关闭
                if (!isWindowShow) break;
            }

            // 通知主界面是否准备退出
            resetEvent.Set( );
        }

        private System.Threading.AutoResetEvent resetEvent = new System.Threading.AutoResetEvent( false );
        private bool isWindowShow = false;
        private Action<string> showInfo;
        private System.Threading.Thread thread;
        private Random random = new Random( );

        private void Form1_FormClosing( object sender, FormClosingEventArgs e )
        {
            isWindowShow = false;
            resetEvent.WaitOne( );
        }

Invoke的时候改成异步的机制，就可以解决这个问题，但是BeginInvoke方法并不是特别的安全的方式，而且我们在退出的时候有可能会卡那么一会会，我们需要想想有没有更好的机制。

如果我们做一个等待的退出的窗口会不会更好？既不卡掉主窗口，又可以完美的退出，我们新建一个小窗口

去掉了边框，界面就是这么简单，然后改造代码

    public partial class FormQuit : Form
    {
        public FormQuit( Action action )
        {
            InitializeComponent( );
            this.action = action;
        }

        private void FormQuit_Load( object sender, EventArgs e )
        {

        }

        // 退出前的操作
        private Action action;

        private void FormQuit_Shown( object sender, EventArgs e )
        {
            // 调用操作
            action.Invoke( );
            Close( );
        }
    }

我们只要把这个退出前的操作传递给退出窗口即可以

        private void ThreadCapture( )
        {
            showInfo = new Action<string>( m =>
            {
                label1.Text = m;
            } );
            isWindowShow = true;

            System.Threading.Thread.Sleep( 200 );
            while (true)
            {
                // 我们假设这个数据是从PLC或是远程服务器获取到的，因为可能比较耗时，我们放在了后台线程获取，并且处于一直运行的状态
                // 我们还假设获取数据的频率是200ms一次，然后把数据显示出来
                int data = random.Next( 1000 );

                // 接下来是跨线程的显示，并检测窗体是否关闭
                if (isWindowShow) Invoke( showInfo, data.ToString( ) );
                else break;

                System.Threading.Thread.Sleep( 200 );
                // 再次检测窗体是否关闭
                if (!isWindowShow) break;
            }

            // 通知主界面是否准备退出
            resetEvent.Set( );
        }

        private System.Threading.AutoResetEvent resetEvent = new System.Threading.AutoResetEvent( false );
        private bool isWindowShow = false;
        private Action<string> showInfo;
        private System.Threading.Thread thread;
        private Random random = new Random( );

        private void Form1_FormClosing( object sender, FormClosingEventArgs e )
        {
            FormQuit formQuit = new FormQuit( new Action(()=>
            {
                isWindowShow = false;
                resetEvent.WaitOne( );
            } ));
            formQuit.ShowDialog( );
        }
    }

至此你的程序再也不会出现上面的对象已经被释放的异常了，退出的窗体显示时间不定时，0-200毫秒。为了有个明显的逗留作用，我们多睡眠200ms，这样我们就完成了最终的程序，如下：

    public partial class Form1 : Form
    {
        public Form1( )
        {
            InitializeComponent( );
        }

        private void Form1_Load( object sender, EventArgs e )
        {
            thread = new System.Threading.Thread( new System.Threading.ThreadStart( ThreadCapture ) );
            thread.IsBackground = true;
            thread.Start( );
        }

        private void ThreadCapture( )
        {
            showInfo = new Action<string>( m =>
            {
                label1.Text = m;
            } );
            isWindowShow = true;

            System.Threading.Thread.Sleep( 200 );
            while (true)
            {
                // 我们假设这个数据是从PLC或是远程服务器获取到的，因为可能比较耗时，我们放在了后台线程获取，并且处于一直运行的状态
                // 我们还假设获取数据的频率是200ms一次，然后把数据显示出来
                int data = random.Next( 1000 );

                // 接下来是跨线程的显示，并检测窗体是否关闭
                if (isWindowShow) Invoke( showInfo, data.ToString( ) );
                else break;

                System.Threading.Thread.Sleep( 200 );
                // 再次检测窗体是否关闭
                if (!isWindowShow) {System.Threading.Thread.Sleep(50);break;}
            }

            // 通知主界面是否准备退出
            resetEvent.Set( );
        }

        private System.Threading.AutoResetEvent resetEvent = new System.Threading.AutoResetEvent( false );
        private bool isWindowShow = false;
        private Action<string> showInfo;
        private System.Threading.Thread thread;
        private Random random = new Random( );

        private void Form1_FormClosing( object sender, FormClosingEventArgs e )
        {
            FormQuit formQuit = new FormQuit( new Action(()=>
            {
                System.Threading.Thread.Sleep( 200 );
                isWindowShow = false;
                resetEvent.WaitOne( );
            } ));
            formQuit.ShowDialog( );
        }
    }