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C#多線程（四）

編輯：C#入門知識

一、基於事件的異步模型（Event-Based Asynchronous EBA）

EAP提供了一個簡單的方式來使用多線程編程，提供了多線程能力的同時而不用顯式的打開或者管理線程。同時提供了一個取消模型，可以安全的更新WPF和WindowsFormsControl的屬性。

EAP只是一個模型，這些特性必須要采用實際的代碼來實現。在.NET Framework中最明顯的就是BackgroundWorker類、WebClient類等。這些類中的方法以*Async結尾的犯法就是異步執行的：它們新打開一個線程，將結果返回給調用的方法，當執行完畢之後調用以*Completed結尾的方法來處理，這個方法會自動調用Invoke方法（WPF和WindowForms中）。

二、BackgroundWorker類

這是一個System.ComponentModel命名空間中的輔助類，這是一個一般意義上EAP模型的實現。這個類使用了線程池，因此不能調用Abort方法。

1、使用BackgroundWorker

首先實例化一個BackgroundWorker類的對象，並且調用DoWork方法調用RunWorkerAsync方法，可以提供一個對象類型的參數

  static BackgroundWorker _bw = new BackgroundWorker();
 
  static void Main()
  {
    _bw.DoWork += bw_DoWork;
    _bw.RunWorkerAsync ("Message to worker");
    Console.ReadLine();
  }
 
  static void bw_DoWork (object sender, DoWorkEventArgs e)
  {
    // This is called on the worker thread
    Console.WriteLine (e.Argument);        // writes "Message to worker"
    // Perform time-consuming task...
  }

RunWorkerAsync方法將參數總是傳遞給DoWork方法。同時在DoWork方法執行完畢之後，有一個RunWorkerCompleted事件，來處理執行完畢之後的動作。支持進度報告：需要設置WorkerReportsProgress 屬性為true，同時周期性的在DoWork中調用ReportProgress 方法，然後還要處理ProgressChanged 事件，通過它的事件參數的屬性ProgressPercentage來實現。ProgressChanged事件中的代碼可以自由的與UI控件進行交互，對更新進度條尤為有用。支持退出報告：設置WorkerSupportsCancellation屬性為true；在DoWork中周期地檢查CancellationPending屬性：如果為true，就設置事件參數的Cancel屬性為true，然後返回。（工作線程可能會設置Cancel為true，並且不通過CancellationPending進行提示——如果判定工作太過困難並且它不能繼續運行）；調用CancelAsync來請求退出

2、使用BackgroundWorker實現子類

這個類不是密封類，當寫一個很耗時的方法時，使用一個返回BackgroundWorker子類的方法來實現，預配置完成異步的工作，只要處理RunWorkerCompleted事件和ProgressChanged事件。

三、定時器

周期性的執行某個方法最簡單的方法就是使用一個計時器，比如System.Threading 命名空間下Timer類。線程計時器利用了線程池，允許多個計時器被創建而沒有額外的線程開銷。 Timer 算是相當簡易的類，它有一個構造器和兩個方法（這對於極簡主義者來說是最高興不過的了）。

public sealed class Timer : MarshalByRefObject, IDisposable
{
  public Timer (TimerCallback tick, object state, 1st, subsequent);
  public bool Change (1st, subsequent);   // To change the interval
  public void Dispose();                // To kill the timer
}
1st = time to the first tick in milliseconds or a TimeSpan
subsequent = subsequent intervals in milliseconds or a TimeSpan
 (use Timeout.Infinite for a one-off callback)

接下來這個例子，計時器5秒鐘之後調用了Tick 的方法，它寫"tick..."，然後每秒寫一個，直到用戶敲 Enter：

using System;
using System.Threading;
  
class Program {
  static void Main() {
    Timer tmr = new Timer (Tick, "tick...", 5000, 1000);
    Console.ReadLine();
    tmr.Dispose();         // End the timer
  }
  
  static void Tick (object data) {
    // This runs on a pooled thread
    Console.WriteLine (data);          // Writes "tick..."
  }
}

.NET framework在System.Timers命名空間下提供了另一個計時器類。它完全包裝自System.Threading.Timer，在使用相同的線程池時提供了額外的便利——相同的底層引擎。下面是增加的特性的摘要：

實現了Component，允許它被放置到Visual Studio設計器中
Interval屬性代替了Change方法
Elapsed 事件代替了callback委托
Enabled屬性開始或暫停計時器
提夠Start 和 Stop方法，萬一對Enabled感到迷惑
AutoReset標志來指示是否循環（默認為true）
例子:
```
using System;
using System.Timers;   // Timers namespace rather than Threading
  
class SystemTimer {
  static void Main() {
    Timer tmr = new Timer();       // Doesn't require any args
    tmr.Interval = 500;
    tmr.Elapsed += tmr_Elapsed;    // Uses an event instead of a delegate
    tmr.Start();                   // Start the timer
    Console.ReadLine();
    tmr.Stop();                    // Pause the timer
    Console.ReadLine();
    tmr.Start();                   // Resume the timer
    Console.ReadLine();
    tmr.Dispose();                 // Permanently stop the timer
  }
  
  static void tmr_Elapsed (object sender, EventArgs e) {
    Console.WriteLine ("Tick");
  }
}
```
.NET framework 還提供了第三個計時器——在System.Windows.Forms 命名空間下。雖然類似於System.Timers.Timer 的接口，但功能特性上有根本的不同。一個Windows Forms 計時器不能使用線程池，代替為總是在最初創建它的線程上觸發 "Tick"事件。假定這是主線程——負責實例化所有Windows Forms程序中的forms和控件，計時器的事件能夠操作forms和控件而不違反線程安全——或者強加單元線程模式。Control.Invoke是不需要的。它實質上是一個單線程timer

Windows Forms計時器必須迅速地執行來更新用戶接口。迅速地執行是非常重要的，因為Tick事件被主線程調用，如果它有停頓，將使用戶接口變的沒有響應。

四、局部存儲

每個線程與其它線程數據存儲是隔離的，這對於“不相干的區域”的存儲是有益的，它支持執行路徑的基礎結構，如通信，事務和安全令牌。通過方法參數傳遞這些數據是十分笨拙的。存儲這些數據到靜態域意味著這些數據可以被所有線程共享。

Thread.GetData從一個線程的隔離數據中讀，Thread.SetData 寫入數據。兩個方法需要一個LocalDataStoreSlot對象來識別內存槽——這包裝自一個內存槽的名稱的字符串，這個名稱你可以跨所有的線程使用，它們將得到不各自的值，看這個例子：
```
class ... {
 
    // 相同的LocalDataStoreSlot 對象可以用於跨所有線程
 
  LocalDataStoreSlot secSlot = Thread.GetNamedDataSlot  ("securityLevel");
 
    // 這個屬性每個線程有不同的值
 
    int SecurityLevel {
 
    get {
        object data = Thread.GetData (secSlot);
        return data == null ? 0 : (int) data;    // null == 未初始化
       }
    set {
        Thread.SetData (secSlot, value);
        }
  }
```
Thread.FreeNamedDataSlot將釋放給定的數據槽，它跨所有的線程——但只有一次，當所有相同名字LocalDataStoreSlot對象作為垃圾被回收時退出作用域時發生。這確保了線程不得到數據槽從它們的腳底下撤出——也保持了引用適當的使用之中的LocalDataStoreSlot對象。