原文:
WPF QuickStart系列之线程模型(Thread Model)
这篇博客将介绍WPF中的线程模型。
首先我们先来看一个例子，用来计算一定范围内的素数个数。
XAML：
<Grid>
<Grid.RowDefinitions>
<RowDefinition Height="Auto"/>
<RowDefinition Height="Auto"/>
<RowDefinition Height="Auto"/>
<RowDefinition Height="Auto"/>
</Grid.RowDefinitions>
<StackPanel Orientation="Horizontal" Margin="6">
<TextBlock Text="From:" />
<TextBox Margin="10,2,2,2" Width="120" MaxLength="10" x:Name="_from"/>
<TextBlock Text="To:" Margin="20,0,0,0"/>
<TextBox Margin="10,2,2,2" Width="120" MaxLength="10" x:Name="_to"/>
</StackPanel>
<StackPanel Orientation="Horizontal" Grid.Row="1" Margin="6">
<Button Content="Calculate" Padding="4" Click="CalcButtonClick" x:Name="_calcButton"/>
<Button Content="Cancel" Padding="4" Margin="10,0,0,0" IsEnabled="False" x:Name="_cancelButton" Click="CancleButtonClick"/>
</StackPanel>
<TextBlock x:Name="_result" Grid.Row="3" FontSize="20" Margin="6" HorizontalAlignment="Center" />
</Grid>
C#:
private void CalcButtonClick(object sender, RoutedEventArgs e) { _result.Text = string.Empty; int from = int.Parse(_from.Text); int to = int.Parse(_to.Text); _calcButton.IsEnabled = false; _cancelButton.IsEnabled = true; int total = CountPrimes(from, to); _result.Text = "Total Primes: " + total.ToString(); _calcButton.IsEnabled = true; } private int CountPrimes(int from, int to) { int total = 0; for (int i = from; i <= to; i++) { bool isPrime = true; int limit = (int)Math.Sqrt(i); for (int j = 2; j <= limit; j++) if (i % j == 0) { isPrime = false; break; } if (isPrime) total++; } return total; }
运行之后，如果输入的值很大，例如需要查找1到100000000之间的素数。发现一会儿界面就会卡死。这是因为我们的计算方法阻塞了UI线程。此时我们应该考虑将计算方法放在一个线程中去计算。将计算的代码放置在ThreadPool中，不建议使用Thread，因为ThreadPool会帮助我们来管理线程。
修改CalcButtonClick的C#代码如下:
private void CalcButtonClick(object sender, RoutedEventArgs e) { _result.Text = string.Empty; int from = int.Parse(_from.Text); int to = int.Parse(_to.Text); _calcButton.IsEnabled = false; _cancelButton.IsEnabled = true; ThreadPool.QueueUserWorkItem((state) => { int total = CountPrimes(from, to); _result.Text = "Total Primes: " + total.ToString(); _calcButton.IsEnabled = true; }); }
此时查找1到100000000之间的素数，发现界面可以自由的拖拽。不过会产生一个异常。截图如下：
错误信息告诉我们在一个线程中访问另一个线程创建的对象。这是因为_result这个TextBlock是UI线程创建的。我们不能在一个后台线程中访问它。下面就要引出WPF中专门用于UI同步的Dispatcher对象。继续改进代码，
private void CalcButtonClick(object sender, RoutedEventArgs e) { _result.Text = string.Empty; int from = int.Parse(_from.Text); int to = int.Parse(_to.Text); _calcButton.IsEnabled = false; _cancelButton.IsEnabled = true; ThreadPool.QueueUserWorkItem((state) => { int total = CountPrimes(from, to); Dispatcher.BeginInvoke(new Action(() => { _result.Text = "Total Primes: " + total.ToString(); _calcButton.IsEnabled = true; })); }); }
把更新UI的代码都放置在Dispatcher.BeginInvoke中执行。这次我们会看到最终的执行结果。
细心的你会返现Dispatcher对象还有一个Invoke的方法。这两者的区别BeginInvoke是异步更新UI，不会阻塞UI，Invoke方法是同步更新UI，如果需要更新到UI的内容很多，会造成UI的阻塞，建议使用BeginInvoke。
我们还可以使用SynchronizationContext来进行UI同步，代码如下：
private void CalcButtonClick(object sender, RoutedEventArgs e) { _result.Text = string.Empty; int from = int.Parse(_from.Text); int to = int.Parse(_to.Text); Button button = sender as Button; button.IsEnabled = false; SynchronizationContext sc = SynchronizationContext.Current; ThreadPool.QueueUserWorkItem((p) => { int total = CountPrimes(from, to); sc.Send(delegate { _result.Text = "Total Primes: " + total.ToString(); button.IsEnabled = true; }, null); }); }
SynchronizationContext中有两个方法用来做UI同步，Send和Post,这两者区别于Dispatcher中BeginInvoke和Invoke是一样的。Send方法是异步进行UI同步，Post方法是同步的方式进行UI同步。
说完了WPF中UI线程同步，下面我们看一下如何取消正在进行中的线程操作。
使用CancellationTokenSource类，代码如下：
CancellationTokenSource source = null; public MainWindow() { InitializeComponent(); } private void CalcButtonClick(object sender, RoutedEventArgs e) { source = new CancellationTokenSource(); _result.Text = string.Empty; int from = int.Parse(_from.Text); int to = int.Parse(_to.Text); Button button = sender as Button; button.IsEnabled = false; SynchronizationContext sc = SynchronizationContext.Current; ThreadPool.QueueUserWorkItem((p) => { int total = CountPrimes(from, to,source.Token); sc.Send(delegate { _result.Text = total > 0 ? "Total Primes: " + total.ToString() : "Canceled."; button.IsEnabled = true; }, null); }); } private int CountPrimes(int from, int to, CancellationToken token) { int total = 0; for (int i = from; i <= to; i++) { if(token.IsCancellationRequested) { return -1; } bool isPrime = true; int limit = (int)Math.Sqrt(i); for (int j = 2; j <= limit; j++) if (i % j == 0) { isPrime = false; break; } if (isPrime) total++; } return total; } private void CancelButtonClick(object sender, RoutedEventArgs e) { if(source != null) { source.Cancel(); } }
至此，我们将WPF中后台线程与UI的同步写完了。还有一个重要部分，就是将执行的进度在客户端展示，这样可以让用户清楚的知道目前执行的进度，而不是一直等待，增强了用户体验。可以使用BackgroudWorker来实现。在此就不再赘述。
感谢您的阅读，如果您对博客中内容有疑问，欢迎在评论中指出来。
