WinForm二三事（二）非同步作業

監視訊息迴圈

在上一篇文章中，我們討論了訊息迴圈是響應使用者輸入的根本，還提到了在WinForm中執行耗時操作是因為這個耗時操作與訊息迴圈在同一個UI Thread上，導致不能處理使用者的後續響應，造成程式假死。除此之外，還說到了Form中的WndProc方法，說這個方法就是Win32時代那個處理訊息的方法的.Net版。

那麼今天這篇文章我們就來編個小程式來類比一下這個耗時操作，看看是不是如上一篇所說：耗時操作造成訊息迴圈的臨時中斷不能響應使用者後續輸入。

程式很簡單，就是一個簡單的表單，上面放置一個按鈕，按鈕裡有一個Thread.Sleep(50*1000)類比耗時操作：

public partial class LongTimeForm : Form

{

    public LongTimeForm()

    {

        InitializeComponent();

        Debug.Listeners.Add(new ConsoleTraceListener());

    }

    private void btnLongTime_Click(object sender, EventArgs e)

    {

        Thread.Sleep(50 * 1000);

    }

    //既然這個WndProc是Win32中處理訊息的方法的.Net版，那麼我們應該在這裡可以監視到所有使用者操作的“訊息”

    protected override void WndProc(ref Message m)

    {

        Debug.WriteLine(m.Msg.ToString());

        base.WndProc(ref m);

    }

}

WndProc是一個虛方法，我們可以override，那麼我們就來看看當使用者點擊“耗時操作”的按鈕後，這個方法是不是還能接收到使用者其他的輸入呢。

小技巧
在開發WinForm程式時，為了方便顯示程式的一些動作記錄，我們經常將項目屬性裡的“Windows Application”項目類型修改為“Console Application”，這樣在啟動程式後，除了會顯示表單外，還會顯示一個控制台，在控制台裡會顯示程式裡通過Debug.Write等輸出的日誌。當產品發布的時候，我們可以將項目屬性修改回”Windows Application”。

啟動程式，滑鼠在表單上滑動，後面的控制台上就會顯示很多的數字，這些都是訊息迴圈從訊息佇列裡取出的訊息（數字是訊息的類別，在Windows的一個標頭檔裡定義），然後傳遞給WndProc方法處理的，控制台上還能輸出數字說明現在訊息迴圈還是“流暢的”。當我們點擊“耗時操作”按鈕後，我們發現，表單這個時候“死掉了”，不能再接受使用者任何的操作，而不管滑鼠如何在表單上滑動、點擊，後面的控制台沒有一條輸出。唔，訊息迴圈阻塞了。 Thread.Sleep是50s時間，50s後程式又活過來了，控制台上又有源源不斷的輸出了。

雖然，我們用執行個體證明了上一篇所說的東西貌似是正確的，但是難道我們就對這種耗時操作無能為力了嗎？不啊，我們有多線程啊，我們有非同步作業啊。我們就來看看如何使用非同步作業來處理這種耗時操作。

使用委託中的BeginInvoke進行非同步作業

還記得委託的BeginInvoke方法和EndInvoke方法嗎？今兒我們就用這兩個方法來做一個非同步操作(.Net中如果你看到這種BeginXXX和EndXXX成對出現的方法，那說明就是可以進行非同步作業了)。

當你定義一個委託後，編譯器會自動的為你產生一個類，還會為你在這個類裡提供一個BeginInvoke方法和一個EndInvoke方法，這兩個方法的實現是由CLR提供的，而這個BeginInvoke和EndInvoke只是起一個封裝的作用。我們還是先來看看將上面的耗時操作修改為非同步代碼吧：

public partial class LongTimeForm : Form

{

    public LongTimeForm()

    {

        InitializeComponent();

        Debug.Listeners.Add(new ConsoleTraceListener());

    }

    private void LongTimeMethod()

    {

        Thread.Sleep(50 * 1000);

    }

    private void btnLongTime_Click(object sender, EventArgs e)

    {

        //咱們這兒就不自己定義新的委託了，.Net為我們定義了一串的通用委託使用

        Action longTimeAction = new Action(LongTimeMethod);

        longTimeAction.BeginInvoke(null, null);

    }

    protected override void WndProc(ref Message m)

    {

        Debug.WriteLine(m.Msg.ToString());

        base.WndProc(ref m);

    }

}

現在再來運行程式。哇塞，雖然“耗時操作”的按鈕點擊後，訊息迴圈繼續進行，介面也沒有假死。嗯，這才是我們要的使用者體驗（當然，我們應該還給使用者一些提示，說耗時操作進行中，請不要關閉視窗）。

接下來我們來看看這個非同步作業是咋實現的。首先，我們在LongTimeMethod方法裡設定斷點，點擊“耗時操作”按鈕後，等待命中斷點，斷點命中後，選擇Visual Studio的“Debug”->”Windows”->”Threads”，這樣會開啟線程的視窗，在這裡我們可以看到類似的圖片：

有箭頭指示的是正在執行的LongTimeMethod方法的Worker Thread，從這裡可以看出Main方法是Main Thread中，看來BeginInvoke就是從Thread Pool中選擇一個空閑線程來執行我們的耗時操作。我提到這裡是因為經常有人問我：非同步和多線程有什麼區別？其實，非同步是目的，而多線程是實現這個目的的方法。非同步是說，A發起一個操作後（一般都是比較耗時的操作，如果不耗時的操作就沒有必要非同步了），可以繼續自顧自的處理它自己的事兒，不用乾等著這個耗時操作返回。.Net中的這種非同步編程模型，就簡化了多線程編程，我們甚至都不用去關心Thread類，就可以做一個非同步作業出來。

去了還要回

實際上上面示範的耗時操作是“一去不複返”的操作（相當於WCF中的One-Way操作），也就是我發起這個操作後，我就不用管它了，我甚至不關心它運算的結果。但大部分時候我們需要這樣的操作：執行完後返回來更新一下UI，比如告訴使用者一聲我執行完了或者顯示執行結果。那這樣我們就要考慮非同步呼叫的幾種方式了。如果我們要從非同步作業裡擷取結果，我們就得調用EndInvoke方法，那我們又用什麼手段來得到非同步作業完成的訊號呢？因為如果非同步作業沒有完成，我們就直接調用EndInvoke方法，這樣就會阻塞，一直等到非同步作業執行完畢後才會執行。

在繼續討論之前我們來看看BeginInvoke的傳回值：

   1: public interface IAsyncResult

   2: {

   3:     object AsyncState { get; }

   4:  

   5:     WaitHandle AsyncWaitHandle { get; }

   6:  

   7:     bool CompletedSynchronously { get; }

   8:  

   9:     bool IsCompleted { get; }

  10: }

根據BeginInvoke返回的結果，我們就有兩種調用非同步作業的方式：

輪詢

IAsyncResult的IsCompleted屬性會在非同步作業結束後返回true，否則返回false。那麼我們就可以用一個迴圈不斷的訪問IsCompleted屬性，當IsCompleted為true的時候再調用EndInvoke方法：

   1: public partial class LongTimeForm : Form

   2: {

   3:     public LongTimeForm()

   4:     {

   5:         InitializeComponent();

   6:         Debug.Listeners.Add(new ConsoleTraceListener());

   7:     }

   8:  

   9:     private int LongTimeMethod()

  10:     {

  11:         Thread.Sleep(50 * 1000);

  12:         return 10;

  13:     }

  14:  

  15:     private void btnLongTime_Click(object sender, EventArgs e)

  16:     {

  17:         //咱們這兒就不自己定義新的委託了，.Net為我們定義了一串的通用委託使用

  18:         Func<int> longTimeAction = new Func<int>(LongTimeMethod);

  19:         IAsyncResult asynResult = longTimeAction.BeginInvoke(null, null);

  20:  

  21:         //可以做別的事情

  22:         while (!asynResult.IsCompleted)

  23:         { 

  24:             

  25:         }

  26:         int result = longTimeAction.EndInvoke(asynResult);

  27:  

  28:     }

  29:     protected override void WndProc(ref Message m)

  30:     {

  31:         Debug.WriteLine(m.Msg.ToString());

  32:         base.WndProc(ref m);

  33:     }

  34: }

WaitOne

在IAsyncResult裡還有一個AsyncWaitHandle屬性，這是一個WaitHandle類型的屬性，這個對象有一個WaitOne方法，還能接受一個逾時時間，它會等待這個逾時時間指定的長度：

   1: private int LongTimeMethod()

   2: {

   3:     Thread.Sleep(50 * 1000);

   4:     return 10;

   5: }

   6: private void btnLongTime_Click(object sender, EventArgs e)

   7: {

   8:     Func<int> longTimeAction = new Func<int>(LongTimeMethod);

   9:     IAsyncResult asynResult = longTimeAction.BeginInvoke(null, null);

  10:  

  11:     //可以繼續處理別的事情

  12:  

  13:     if (asynResult.AsyncWaitHandle.WaitOne(10000, true))

  14:     {

  15:         int result = longTimeAction.EndInvoke(asynResult);

  16:     }

  17: }

上面的代碼的意思就是，非同步呼叫耗時操作後，繼續幹自己的事兒，然後幹完自己的事兒再來等著一個訊號，啥訊號呢？就是這個耗時操作完成的訊號。而且您還別讓我等得太久，等久了我就不耐煩了（我可只等待10秒鐘啊）。暈死，上面這耗時操作就要執行50秒鐘，你就等10秒鐘，這不是玩我嗎（10秒鐘時間過去了，這個WaitOne就不再等待了，線程將繼續執行）。

回調

其實不管是上面使用輪詢的方式還是使用WaitOne等待一個訊號量，還是要等待。等待是個讓人很惱火的事情。.Net考慮了這一點，為我們準備了回調的方式：你非同步呼叫後繼續幹你的事兒，等你執行完後，你告我一聲就ok了。

   1: private void btnLongTime_Click(object sender, EventArgs e)

   2: {

   3:     Func<int> longTimeAction = new Func<int>(LongTimeMethod);

   4:     //這裡使用了一個lambda運算式，省了不少力啊

   5:     IAsyncResult asynResult = longTimeAction.BeginInvoke((result) => {

   6:         int ret = longTimeAction.EndInvoke(result);

   7:     }, null);

   8: }

當非同步作業完成後，上面代碼中用lambda運算式表示的一個回調方法就會執行，在這裡調用EndInvoke擷取耗時操作的結果。在這裡想想為什麼用lambda，如果不用lambda也不用匿名方法（不管你用啥，實際上就是形成一個閉包）你要怎麼做？留作您自己思考。

更新UI

上面四種非同步呼叫的方式：一種無聲無息，一去不複返。一種輪詢、一種等待，外加一個回調。實際上耗時操作的結果都讓代碼給“吃”了。一般情況下，我們處理完耗時操作總要有所表現吧，比如更新一下UI等等。那我們就來看看如何更新UI。

當你運行這個程式時，當耗時操作結束後，啪嚓一下，程式出異常了：

啊？為什麼啊，為什麼就不行啊。還不能從不是建立這個控制項的線程中訪問這個控制項。那怎麼辦？看來我們的非同步作業還得改進改進啊。

http://www.cnblogs.com/yuyijq/archive/2009/11/16/1603621.html