C#線程系列講座(1)：BeginInvoke和EndInvoke方法

強子 2008-08-20

展開全文

開發(fā)語言：C#3.0

IDE：Visual Studio 2008

本系列教程主要包括如下內(nèi)容：

1. BeginInvoke和EndInvoke方法

2. Thread類

3. 線程池

4. 線程同步基礎(chǔ)

5. 死鎖

6. 線程同步的7種方法

7. 如何在線程中訪問GUI組件

一、線程概述

在操作系統(tǒng)中一個進程至少要包含一個線程，然后，在某些時候需要在同一個進程中同時執(zhí)行多項任務(wù)，或是為了提供程序的性能，將要執(zhí)行的任務(wù)分解成多個子任務(wù)執(zhí)行。這就需要在同一個進程中開啟多個線程。我們使用C#編寫一個應用程序（控制臺或桌面程序都可以），然后運行這個程序，并打開windows任務(wù)管理器，這時我們就會看到這個應用程序中所含有的線程數(shù)，如下圖所示。

如果任務(wù)管理器沒有“線程數(shù)”列，可以【查看】>【選擇列】來顯示“線程計數(shù)”列。從上圖可以看出，幾乎所有的進程都擁有兩個以上的線程。從而可以看出，線程是提供應用程序性能的重要手段之一，尤其在多核CPU的機器上尤為明顯。

二、用委托(Delegate)的BeginInvoke和EndInvoke方法操作線程

在C#中使用線程的方法很多，使用委托的BeginInvoke和EndInvoke方法就是其中之一。BeginInvoke方法可以使用線程異步地執(zhí)行委托所指向的方法。然后通過EndInvoke方法獲得方法的返回值（EndInvoke方法的返回值就是被調(diào)用方法的返回值），或是確定方法已經(jīng)被成功調(diào)用。我們可以通過四種方法從EndInvoke方法來獲得返回值。

三、直接使用EndInvoke方法來獲得返回值

當使用BeginInvoke異步調(diào)用方法時，如果方法未執(zhí)行完，EndInvoke方法就會一直阻塞，直到被調(diào)用的方法執(zhí)行完畢。如下面的代碼所示：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading;

namespace MyThread
{
    class Program
    {
        private static int newTask(int ms)
        {
            Console.WriteLine("任務(wù)開始");
            Thread.Sleep(ms);
            Random random = new Random();
            int n = random.Next(10000);
            Console.WriteLine("任務(wù)完成");
            return n;
        }

        private delegate int NewTaskDelegate(int ms);


        static void Main(string[] args)
        {
            NewTaskDelegate task = newTask;
            IAsyncResult asyncResult = task.BeginInvoke(2000, null, null);

            // EndInvoke方法將被阻塞2秒
            int result = task.EndInvoke(asyncResult);
            Console.WriteLine(result);
        }
    }
}

在運行上面的程序后，由于newTask方法通過Sleep延遲了2秒，因此，程序直到2秒后才輸出最終結(jié)果（一個隨機整數(shù)）。如果不調(diào)用EndInvoke方法，程序會立即退出，這是由于使用BeginInvoke創(chuàng)建的線程都是后臺線程，這種線程一但所有的前臺線程都退出后（其中主線程就是一個前臺線程），不管后臺線程是否執(zhí)行完畢，都會結(jié)束線程，并退出程序。關(guān)于前臺和后臺線程的詳細內(nèi)容，將在后面的部分講解。

讀者可以使用上面的程序做以下實驗。首先在Main方法的開始部分加入如下代碼：

Thread.Sleep(10000);

以使Main方法延遲10秒鐘再執(zhí)行下面的代碼，然后按Ctrl+F5運行程序，并打開企業(yè)管理器，觀察當前程序的線程數(shù)，假設(shè)線程數(shù)是4，在10秒后，線程數(shù)會增至5，這是因為調(diào)用BeginInvoke方法時會建立一個線程來異步執(zhí)行newTask方法，因此，線程會增加一個。

四、使用IAsyncResult asyncResult屬性來判斷異步調(diào)用是否完成

雖然上面的方法可以很好地實現(xiàn)異步調(diào)用，但是當調(diào)用EndInvoke方法獲得調(diào)用結(jié)果時，整個程序就象死了一樣，這樣做用戶的感覺并不會太好，因此，我們可以使用asyncResult來判斷異步調(diào)用是否完成，并顯示一些提示信息。這樣做可以增加用戶體驗。代碼如下：

static void Main(string[] args)
{
    NewTaskDelegate task = newTask;
    IAsyncResult asyncResult = task.BeginInvoke(2000, null, null);

    while (!asyncResult.IsCompleted)
    {
        Console.Write("*");
        Thread.Sleep(100);
    }
    // 由于異步調(diào)用已經(jīng)完成，因此， EndInvoke會立刻返回結(jié)果
    int result = task.EndInvoke(asyncResult);
    Console.WriteLine(result);
}

上面代碼的執(zhí)行結(jié)果如下圖所示。

由于是異步，所以“*”可能會在“任務(wù)開始”前輸出，如上圖所示。

五、使用WaitOne方法等待異步方法執(zhí)行完成

使用WaitOne方法是另外一種判斷異步調(diào)用是否完成的方法。代碼如下：

static void Main(string[] args)
{
    NewTaskDelegate task = newTask;
    IAsyncResult asyncResult = task.BeginInvoke(2000, null, null);

    while (!asyncResult.AsyncWaitHandle.WaitOne(100, false))
    {
         Console.Write("*");
    }

    int result = task.EndInvoke(asyncResult);
    Console.WriteLine(result);
}

WaitOne的第一個參數(shù)表示要等待的毫秒數(shù)，在指定時間之內(nèi)，WaitOne方法將一直等待，直到異步調(diào)用完成，并發(fā)出通知，WaitOne方法才返回true。當?shù)却付〞r間之后，異步調(diào)用仍未完成，WaitOne方法返回false，如果指定時間為0，表示不等待，如果為-1，表示永遠等待，直到異步調(diào)用完成。

六、使用回調(diào)方式返回結(jié)果

上面介紹的幾種方法實際上只相當于一種方法。這些方法雖然可以成功返回結(jié)果，也可以給用戶一些提示，但在這個過程中，整個程序就象死了一樣（如果讀者在GUI程序中使用這些方法就會非常明顯），要想在調(diào)用的過程中，程序仍然可以正常做其它的工作，就必須使用異步調(diào)用的方式。下面我們使用GUI程序來編寫一個例子，代碼如下：

private delegate int MyMethod();
private int method()
{
    Thread.Sleep(10000);
    return 100;
}
private void MethodCompleted(IAsyncResult asyncResult)
{
    if (asyncResult == null) return;
    textBox1.Text = (asyncResult.AsyncState as
    MyMethod).EndInvoke(asyncResult).ToString();
}

private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{

    MyMethod my = method;
    IAsyncResult asyncResult = my.BeginInvoke(MethodCompleted, my);
}

要注意的是，這里使用了BeginInvoke方法的最后兩個參數(shù)（如果被調(diào)用的方法含有參數(shù)的話，這些參數(shù)將作為BeginInvoke的前面一部分參數(shù)，如果沒有參數(shù)，BeginInvoke就只有兩個參數(shù)了）。第一個參數(shù)是回調(diào)方法委托類型，這個委托只有一個參數(shù)，就是IAsyncResult,如MethodCompleted方法所示。當method方法執(zhí)行完后，系統(tǒng)會自動調(diào)用MethodCompleted方法。BeginInvoke的第二個參數(shù)需要向MethodCompleted方法中傳遞一些值，一般可以傳遞被調(diào)用方法的委托，如上面代碼中的my。這個值可以使用IAsyncResult.AsyncState屬性獲得。

由于上面的代碼通過異步的方式訪問的form上的一個textbox，因此，需要按ctrl+f5運行程序（不能直接按F5運行程序，否則無法在其他線程中訪問這個textbox，關(guān)于如果在其他線程中訪問GUI組件，并在后面的部分詳細介紹）。并在form上放一些其他的可視控件，然在點擊button1后，其它的控件仍然可以使用，就象什么事都沒有發(fā)生過一樣，在10秒后，在textbox1中將輸出100。

七、其他組件的BeginXXX和EndXXX方法

在其他的.net組件中也有類似BeginInvoke和EndInvoke的方法，如System.Net.HttpWebRequest類的BeginGetResponse和EndGetResponse方法，下面是使用這兩個方法的一個例子：

private void requestCompleted(IAsyncResult asyncResult)
{
    if (asyncResult == null) return;
    System.Net.HttpWebRequest hwr = asyncResult.AsyncState as System.Net.HttpWebRequest;
    System.Net.HttpWebResponse response =
(System.Net.HttpWebResponse)hwr.EndGetResponse(asyncResult);
    System.IO.StreamReader sr = new
System.IO.StreamReader(response.GetResponseStream());
    textBox1.Text = sr.ReadToEnd();
}
private delegate System.Net.HttpWebResponse RequestDelegate(System.Net.HttpWebRequest request);

private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
    System.Net.HttpWebRequest request =
    (System.Net.HttpWebRequest)System.Net.WebRequest.Create("http://www.cnblogs.com");
    IAsyncResult asyncResult =request.BeginGetResponse(requestCompleted, request);
}