C#線程相關問題總結：基本操作及UI控件交互

作者：曾洪寧 2009-08-27 13:38:36

開發后端

C#線程相關問題有很多，有多線程的，有單線程的。本文主要討論C#單線程操作以及與UI控件互交方面的一些注意事項。

C#線程在.NET中是一項十分值得探討的對象。C#是一門支持多線程的語言，因此線程的使用也是比較常見的。由于線程的知識在Win32編程的時候已經說得過多，所以在.Net中很少介紹這部分（可能.Net不覺得這部分是它所特有的）。

那么線程相關的問題大致有如下四類（這篇文章只討論單線程、單線程與UI線程這兩方面的問題）。

問題一，線程的基本操作，例如：暫停、繼續、停止等；

問題二，如何向線程傳遞參數或者從中得到其返回值；

問題三，如何使線程所占用的CPU不要老是***；

***一個，也是問題最多的，就是如何在子線程來控制UI中的控件，換句話說，就是在線程中控制窗體某些控件的顯示。

對于問題一，我不建議使用Thread類提供的Suspend、Resume以及Abort這三個方法，前兩個有問題，好像在VS05已經屏蔽這兩個方法；對于Abort來說，除了資源沒有得到及時釋放外，有時候會出現異常。如何做呢，通過設置開關變量來完成。

對于問題二，我不建議使用靜態成員來完成，僅僅為了線程而破壞類的封裝有些得不償失。那如何做呢，通過創建單獨的線程類來完成。

對于問題三來說，造成這個原因是由于線程中進行不間斷的循環操作，從而使CPU完全被子線程占有。那么處理此類問題，其實很簡單，在適當的位置調用Thread.Sleep(20)來釋放所占有CPU資源，不要小看這20毫秒的睡眠，它的作用可是巨大的，可以使其他線程得到CPU資源，從而使你的CPU使用效率降下來。

看完前面的三個問題的解釋，對于如何做似乎沒有給出一個明確的答案，為了更好地說明如何解決這三個問題，我用一個比較完整的例子展現給大家，代碼如下。

//--------------------------- Sub-thread class ---------------------------------------  
//------------------------------------------------------------------------------------  
//---File:          clsSubThread  
//---Description:   The sub-thread template class file  
//---Author:        Knight  
//---Date:          Aug.21, 2006  
//------------------------------------------------------------------------------------  
//---------------------------{Sub-thread class}---------------------------------------  
namespace ThreadTemplate  
{  
    using System;  
    using System.Threading;  
    using System.IO;  
    /// < summary>  
    /// Summary description for clsSubThread.  
    /// < /summary>  
    public class clsSubThread:IDisposable  
    {  
        private Thread thdSubThread = null;  
        private Mutex mUnique = new Mutex();  
        private bool blnIsStopped;  
        private bool blnSuspended;  
        private bool blnStarted;  
        private int nStartNum;  
        public bool IsStopped  
        {  
            get{ return blnIsStopped; }  
        }  
        public bool IsSuspended  
        {  
            get{ return blnSuspended; }  
        }  
        public int ReturnValue  
        {  
            get{ return nStartNum;}  
        }  
     
        public clsSubThread( int StartNum )  
        {  
            //  
            // TODO: Add constructor logic here  
            //  
            blnIsStopped = true;  
            blnSuspended = false;  
            blnStarted = false;  
             
            nStartNum = StartNum;  
        }  
        /// < summary>  
        /// Start sub-thread  
        /// < /summary>  
        public void Start()  
        {  
            if( !blnStarted )  
            {  
                thdSubThread = new Thread( new ThreadStart( SubThread ) );  
                blnIsStopped = false;  
                blnStarted = true;  
                thdSubThread.Start();  
            }  
        }  
        /// < summary>  
        /// Thread entry function  
        /// < /summary>  
        private void SubThread()  
        {  
            do 
            {  
                // Wait for resume-command if got suspend-command here   
                mUnique.WaitOne();  
                mUnique.ReleaseMutex();  
                nStartNum++;  
             
                Thread.Sleep(1000); // Release CPU here  
            }while( blnIsStopped == false );  
        }  
        /// < summary>  
        /// Suspend sub-thread  
        /// < /summary>  
        public void Suspend()  
        {  
            if( blnStarted && !blnSuspended )  
            {  
                blnSuspended = true;  
                mUnique.WaitOne();  
            }  
        }  
     
        /// < summary>  
        /// Resume sub-thread  
        /// < /summary>  
        public void Resume()  
        {  
            if( blnStarted && blnSuspended )  
            {  
                blnSuspended = false;  
                mUnique.ReleaseMutex();  
            }  
        }  
        /// < summary>  
        /// Stop sub-thread  
        /// < /summary>  
        public void Stop()  
        {  
            if( blnStarted )  
            {  
                if( blnSuspended )  
                    Resume();  
                blnStarted = false;  
                blnIsStopped = true;  
                thdSubThread.Join();  
            }  
        }  
        #region IDisposable Members  
        /// < summary>  
        /// Class resources dispose here  
        /// < /summary>  
        public void Dispose()  
        {  
            // TODO:  Add clsSubThread.Dispose implementation  
            Stop();//Stop thread first  
            GC.SuppressFinalize( this );  
        }  
        #endregion  
    }  
}

那么對于調用呢，就非常簡單了，如下：

// Create new sub-thread object with parameters  
clsSubThread mySubThread = new clsSubThread( 5 );  
mySubThread.Start();//Start thread  
 
Thread.Sleep( 2000 );  
mySubThread.Suspend();//Suspend thread   
Thread.Sleep( 2000 );  
mySubThread.Resume();//Resume thread   
Thread.Sleep( 2000 );  
mySubThread.Stop();//Stop thread   
//Get thread's return value  
Debug.WriteLine( mySubThread.ReturnValue );  
//Release sub-thread object  
mySubThread.Dispose();

在回過頭來看看前面所說的三個問題。

C#線程相關問題回顧：問題一

對于問題一來說，首先需要局部成員的支持，那么

private Mutex mUnique = new Mutex();  
private bool blnIsStopped;  
private bool blnSuspended;  
private bool blnStarted;

光看成員名稱，估計大家都已經猜出其代表的意思。接下來需要修改線程入口函數，要是這些開關變量能發揮作用，那么看看SubThread這個函數。

/// < summary>  
/// Thread entry function  
/// < /summary>  
private void SubThread()  
{  
    do 
    {  
        // Wait for resume-command if got suspend-command here    
        mUnique.WaitOne();  
        mUnique.ReleaseMutex();  
        nStartNum++;  
      
        Thread.Sleep(1000);  
    }while( blnIsStopped == false );  
}

函數比較簡單，不到十句，可能對于“blnIsStopped == false”這個判斷來說，大家還比較好理解，這是一個普通的判斷，如果當前Stop開關打開了，就停止循環；否則一直循環。

大家比較迷惑的可能是如下這兩句：

mUnique.WaitOne();  
mUnique.ReleaseMutex();

這兩句的目的是為了使線程在Suspend操作的時候能發揮效果，為了解釋這兩句，需要結合Suspend和Resume這兩個方法，它倆的代碼如下。

/// < summary>  
/// Suspend sub-thread  
/// < /summary>  
public void Suspend()  
{  
    if( blnStarted && !blnSuspended )  
    {  
        blnSuspended = true;  
        mUnique.WaitOne();  
    }  
}  
 
/// < summary>  
/// Resume sub-thread  
/// < /summary>  
public void Resume()  
{  
    if( blnStarted && blnSuspended )  
    {  
        blnSuspended = false;  
        mUnique.ReleaseMutex();  
    }  
}

為了更好地說明，還需要先簡單說說Mutex類型。對于此類型對象，當調用對象的WaitOne之后，如果此時沒有其他線程對它使用的時候，就立刻獲得信號量，繼續執行代碼；當再調用ReleaseMutex之前，如果再調用對象的WaitOne方法，就會一直等待，直到獲得信號量的調用ReleaseMutex來進行釋放。這就好比衛生間的使用，如果沒有人使用則可以直接使用，否則只有等待。

明白了這一點后，再來解釋這兩句所能出現的現象。

mUnique.WaitOne();  
mUnique.ReleaseMutex();

當在線程函數中，執行到“mUnique.WaitOne();”這一句的時候，如果此時外界沒有發送Suspend消息，也就是信號量沒有被占用，那么這一句可以立刻返回。那么為什么要緊接著釋放呢，因為不能總占著信號量，立即釋放信號量是避免在發送Suspend命令的時候出現等待；如果此時外界已經發送了Suspend消息，也就是說信號量已經被占用，此時“mUnique.WaitOne();”不能立刻返回，需要等到信號量被釋放才能繼續進行，也就是需要調用Resume的時候，“mUnique.WaitOne();”才能獲得信號量進行繼續執行。這樣才能達到真正意義上的Suspend和Resume。

至于線程的Start和Stop來說，相對比較簡單，這里我就不多說了。

C#線程相關問題回顧：問題二、三

現在再來分析一下問題二，其實例子比較明顯，是通過構造函數和屬性來完成參數和返回值，這一點我也不多說了。如果線程參數比較多的話，可以考慮屬性來完成，類似于返回值。

問題三，我就更不用多說了。有人說了，如果子線程中的循環不能睡眠怎么辦，因為睡眠的話，有時會造成數據丟失，這方面的可以借鑒前面Suspend的做法，如果更復雜，則牽扯到多線程的同步問題，這部分我會稍后單獨寫一篇文章。

前三個問題解決了，該說說最常見的問題，如何在子線程中控制窗體控件。這也是寫線程方面程序經常遇到的。

首先說說，為什么不能直接在子線程中操縱UI呢。原因在于子線程和UI線程屬于不同的上下文，換句比較通俗的話說，就好比兩個人在不同的房間里一樣，那么要你直接操作另一個房間里的東西，恐怕不行罷，那么對于子線程來說也一樣，不能直接操作UI線程中的對象。

那么如何在子線程中操縱UI線程中的對象呢，.Net提供了Invoke和BeginInvoke這兩種方法。簡單地說，就是子線程發消息讓UI線程來完成相應的操作。

這兩個方法有什么區別，這在我以前的文章已經說過了，Invoke需要等到所調函數的返回，而BeginInvoke則不需要。

用這兩個方法需要注意的，有如下三點：

***個是由于Invoke和BeginInvoke屬于Control類型的成員方法，因此調用的時候，需要得到Control類型的對象才能觸發，也就是說你要觸發窗體做什么操作或者窗體上某個控件做什么操作，需要把窗體對象或者控件對象傳遞到線程中。

第二個，對于Invoke和BeginInvoke接受的參數屬于一個delegate類型，我在以前的文章中使用的是MethodInvoker，這是.Net自帶的一個delegate類型，而并不意味著在使用Invoke或者BeginInvoke的時候只能用它。參看我給的第二篇文章（《如何彈出一個模式窗口來顯示進度條》），會有很多不同的delegate定義。

***一個，使用Invoke和BeginInvoke有個需要注意的，就是當子線程在Form_Load開啟的時候，會遇到異常，這是因為觸發Invoke的對象還沒有完全初始化完畢。處理此類問題，在開啟線程之前顯式的調用“this.Show();”，來使窗體顯示在線程開啟之前。如果此時只是開啟線程來初始化顯示數據，那我建議你不要使用子線程，用Splash窗體的效果可能更好。這方面可以參看如下的例子。

http://www.syncfusion.com/FAQ/WindowsForms/FAQ_c95c.aspx#q621q

線程的四個相關問題已經說完了，這篇文章只說了單線程，以及單線程與UI線程交互的問題。其中涉及到的方法不一定是唯一的，因為.Net還提供了其他類來扶助線程操作，這里就不一一羅列。

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責任編輯：yangsai 來源：愚翁專欄

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