Silverlight 4中五种多线程编程技巧

在本系列文章中，我想尽可能详细地总结Silverlight 4对于多线程编程技术的支持。其中提供的相关示例代码供读者朋友参考，并欢迎到我的博客(http://space.itpub.net/14466241/)处一起作更深入的探讨。

　　1.使用Thread类

　　Thread类是在Silverlight中你首先应该了解的多线程编程工具。在Thread类中定义了许多成员。因为这个类也是C#编程的第一个必须;所以，在此我们不一一列举，而仅用一个具体的例子，说明这个类的基本用法。

　　清单1:

       public partial class ThreadTestPage : Page

　　{

　　string result= "";

　　public ThreadTestPage()

　　{

　　InitializeComponent();

　　ThreadTestMethod();

　　}

　　private void ThreadTestMethod()

　　{

　　System.Threading.Thread thread =new System.Threading.Thread(DoWork);

　　thread.Name ="ThreadDemo";

　　thread.IsBackground =true;

　　thread.Start(1000);

　　result += thread.IsAlive+ "\r\n";

　　result += thread.ManagedThreadId+ "\r\n";

　　result += thread.Name+ "\r\n";

　　result += thread.ThreadState+ "\r\n";

　　if (thread.Join(5000))

　　{

　　result +="The specified thread has terminated within 5 seconds.\r\n";

　　}

       txtMsg.Text = result;

　　}

　　void DoWork(object sleepMillisecond)

　　{

　　System.Threading.Thread.Sleep((int)sleepMillisecond);

　　result +="The thread terminated!\r\n";

　　}

　　正如上面你所看到的，要使用Thread类，要几点需要注意:

　　第一，我们应该首先创建一个新的Thread对象。在上面的例子中，我们提供一个委托来指向要异步调用的方法。在这种情况下，DoWork是由一个后台线程(这里的委托类型省略)执行的方法。注意，ThreadStart委托不能带参数，而ParameterizedThreadStart委托可以带参数。后面的例子将展示相关的使用。

　　第二，IsBackground属性指示这是否是一个后台线程(注意，在Silverlight中并没有区分是否是一个后台线程)。接下来，Start方法用于启动线程，传递一个整数来指定睡眠时间(毫秒)。请注意，Start方法立即返回，并且相关的代码开始在新线程上异步执行。事实上，我们甚至可以将任何对象传递给Start的方法。

　　有关Start方法，请参考以下定义：

　　清单2:

public void Start(

　　Object parameter

　　);

public void Start(

　　Object parameter

　　);

　　还要注意的是，另外一个方法Join是用来阻止调用者线程(在上面的情况下，即指主线程)，直到指定的线程(在上面的情况下，即指线程thread)已完成。如果指定的线程完成，则继续执行后面的语句;如果指定的线程运行比指定的时间长，还要继续进行。返回值的意义在于指定，在指定的时间内，是否完成指定的线程执行。

　　现在，让我们来思考下面的十分有趣的事情：

　　清单3:

void DoWork(object sleepMillisecond)

　　{

　　button1.Content ="Hello world!";

　　//省略其他内容……

　　}

　　执行上面的代码将会失败—系统将会抛出一个运行时刻UnauthorizedAccessException警告“无效的跨线程访问”。这表明，系统不允许线程访问Silverlight对象。这其实提出了一个多线程环境下的典型问题。为了解决这个问题，通常建议借助于使用System.Windows.Threading.Dispatcher对象。下一节正要探讨这个对象。

　　2.使用System.Windows.Threading.Dispatcher

　　在正式讨论System.Windows.Threading.Dispatcher对象之前，让我们先看看如何解决上述问题。

　　清单4:

       void DoWork(object sleepMillisecond)

　　{

　　Dispatcher.BeginInvoke((ThreadStart) delegate()

　　{

　　button1.Content ="Hello world!";

　　});

　　//省略其他内容……

　　}

　　再次运行上面的代码，你会发现Button控件的Content属性值已修改成功。要获得一个更加模块化的设计风格，也可以如下表达相同的功能：

　　清单5:

void DoWork(object sleepMillisecond)

　　{

　　Dispatcher.BeginInvoke(ChangeIt);

　　//省略其他内容……

　　}

　　private void ChangeIt()

　　{

　　button1.Content ="Hello world!";

　　}

　　正如你在其他许多的框架中所看到的，Silverlight线程也分为两类：用户界面线程和工作者线程。Silverlight的UI线程是与用户进行交互的线程。在UI线程中，专门设计了一些用户界面控件类和视图模型(ViewModel)类用于实现数据绑定。根据Silverlight设计框架的规定，后台工作线程不能直接访问UI线程的数据对象和控件中的属性。但是，你也没有必要为此过于担心。Silverlight中的线程模型中已经提供了一个安全的基于事件的调度器(dispatcher)模型，它类似于Java Swing中的EDT(事件调度线程)。借助于这种事件调度器机制，我们也可以轻松完成UI线程和后台工作线程之间的数据交互。

　　我们知道，所有Silverlight控件都继承于DependencyObject这个基类。值得注意是，DependencyObject类不仅为Silverlight提供了基本的依赖性服务，也开启了一条UI线程和后台工作线程之间的数据交互的通道。DependencyObject具有一个非常重要的属性-Dispatcher。因此，后台线程可以调用发射器(主要是UI控件)的Dispatcher对象来实现上述数据交互之目的。下面举例说明一个使用这种机制的典型的操作模式：

　　清单6:

_UISender.Dispatcher.BeginInvoke(() =>

　　{

　　//我们可以在此访问UI线程中的对象，因为代理本身是在UI线程的上下文中执行的

　　}

　　上述()=>是一个lambda表达式，这是一种没有传入参数的委托方法的缩写形式。如果有传入的参数的话，我们可以将其在括号中指定。

　　3.使用Deployment.Current.Dispatcher

　　截至目前，上面提供的示例都是在UI控件已经启动的前提下进行的。正如我们所知道的，一般情况下Application.Current.RootVisual.Dispatcher属性引入的目的主要用于检索一个应用程序的System.Windows.Threading.Dispatcher。但是，如果在RootVisual创建之前这种操作是不会得到支持的。为了在创建RootVisual之前获得应用程序的一个调度器Dispatcher，我们可以借助于System.Windows.Deployment.Current.Dispatcher对象。

　　还有另外一个情况是，在.dll程序集情况下，我们也可以通过使用Deployment.Current.Dispatcher来获得应用程序的调度器Dispatcher的一个引用。例如，要改变一个UI线程中的Silverlight控件的Text属性值，你可以使用下面的代码：

　　清单7:

       private void Button_Click(object sender, RoutedEventArgs e)

　　{

　　new Thread(()=>

　　{

　　Deployment.Current.Dispatcher.BeginInvoke(() =>

　　{

　　this.TextBlock1.Text = DateTime.Now.ToString();

　　});

　　}).Start();

　　}

　　顺便说一句，网址http://blogs.infragistics.com/blogs/mihail_mateev/archive/2010/04/18/build-facebook-applications-with-silverlight-3-and-silverlight-4-part-4.aspx处提供了一个很好的例子，供大家参考之用。

　　4.使用SynchronizationContext

　　相比于以前的对象，SynchronizationContext似乎有点神秘。根据MSDN的介绍，SynchronizationContext对象能够提供各种同步模型环境下的传播同步的上下文的基本功能。据我从网上搜索的结果，结论应该是：对SynchronizationContext的发明旨在简化同步—只要你确保你是在UI线程内;否则，它会返回一个空值。因此，在大多数情况下，你可以使用Deployment.Current.Dispatcher来作为System.Windows.Deployment.Current.Dispatcher的替代。至于使用SynchronizationContext，并不是一件困难的事情。例如，你也可以如下所示来同步实现与上述类似的操作。

　　清单8:

private void Button_Click(object sender, RoutedEventArgs e)

　　{

　　var context = SynchronizationContext.Current;

　　new Thread(()=>

　　{

　　context.Send((s) =>

　　{

　　this.TextBlock1.Text = DateTime.Now.ToString();

　　}, null);

　　}).Start();

　　}

         注意，丹尼尔.沃恩(http://www.codeproject.com/Articles/51457/Synchronous-Invocation-of-Delegates-with-the-Silve.aspx)为SynchronizationContext提供了一个良好的封装类;有基础的读者可以对这个SynchronizationContext对象进行更深入的探讨。

        5.使用线程池

　　在所有的多线程解决方案中，ThreadPool应该是你最常用的技术。使用线程池的好处是明显的：1，它是易于控制的，而且功能也很强大，有助于降低多线程编程的整体代价;2，在线程池中一个线程不会由于任务的结束而灭绝，而是将继续执行其他任务，从而可以大大减少线程创建和销毁的开销。线程池提供了一个重要方法—QueueUserWorkItem。借助于此方法，能够把任何任务推入一个后台线程中，然后在后台队列中执行相应的功能。同时，它的创建也相当简单。

　　事实上，你会发现在执行相同任务的情况下，与上述方法并不存在太大的差别。

　　清单9:

        private void Button_Click(object sender, RoutedEventArgs e)

　　{

　　ThreadPool.QueueUserWorkItem((s) =>

　　{

　　this.Dispatcher.BeginInvoke(() =>

　　{

　　int minWorkerThreads, minCompletionPortThreads, maxWorkerThreads, maxCompletionPortThreads;

　　ThreadPool.GetMinThreads(out minWorkerThreads, out minCompletionPortThreads);

　　ThreadPool.GetMaxThreads(out maxWorkerThreads, out maxCompletionPortThreads);

　　this.TextBox1.Text =String.Format("WorkerThreads = {0} ~ {1}, CompletionPortThreads = {2} ~ {3}",

　　minWorkerThreads, maxWorkerThreads, minCompletionPortThreads, maxCompletionPortThreads);

　　});

　　});

　　}

　　下面，让我们更仔细地探讨一下线程池的使用。在下面的代码中，我们要创建两个示例：一是仍然涉及到方法QueueUserWorkItem，另一个涉及到方法RegisterWaitForSingleObject。

　　首先，让我们把两个TextBlock控件放在ThreadPoolTestPage.xaml示例页面上。如下所示：

　　清单10:

<StackPanel HorizontalAlignment="Left" Margin="5,5,0,5"  Grid.Row="1" Width="623">

    <TextBlock x:Name="txtMsgQueueUserWorkItem" Text="Click here to start thread 1"

MouseLeftButtonDown="txtMsgQueueUserWorkItem_MouseLeftButtonDown" Margin="30"/>

    <TextBlock x:Name="txtRegisterWaitForSingleObject" Text="Click here  to start thread 2"

MouseLeftButtonDown="txtRegisterWaitForSingleObject_MouseLeftButtonDown" Margin="30"/>

</StackPanel>

　　当点击上述任意两个标签之一，相应的程序过程将被启动。下面，让我们继续跟踪观察在后台代码中发生的情况：

　　清单11:

//省略其他内容……

　　using System.Threading;

　　namespace SilverlightMultiThread

　　{

　　public partial class ThreadPoolTestPage : Page

　　{

      public ThreadPoolTestPage()

　　{

　　InitializeComponent();

　　}

　　private void txtMsgQueueUserWorkItem_MouseLeftButtonDown(object sender, MouseButtonEventArgs e)

　　{

　　System.Threading.ThreadPool.QueueUserWorkItem(DoWork, DateTime.Now);

　　}

private void DoWork(object state)

　　{

　　DateTime dtJoin = (DateTime)state;

　　DateTime dtStart = DateTime.Now;

　　System.Threading.Thread.Sleep(3000);

　　DateTime dtEnd = DateTime.Now;

　　this.Dispatcher.BeginInvoke(() =>

　　{

　　txtMsgQueueUserWorkItem.Text +=string.Format("\r\nInto-quene time: {0}start time: {1}end time: {2}",

　　dtJoin.ToString(), dtStart.ToString(), dtEnd.ToString());

　　});

　　}

　　private void txtRegisterWaitForSingleObject_MouseLeftButtonDown(object sender, MouseButtonEventArgs e)

　　{

　　System.Threading.AutoResetEvent done =new System.Threading.AutoResetEvent(false);

　　RegisteredWaitHandlePacket packet =new RegisteredWaitHandlePacket();

　　packet.Handle = System.Threading.ThreadPool.RegisterWaitForSingleObject

　　(

　　done,

　　WaitOrTimer,

　　packet,

　　100,

　　false

　　);

       System.Threading.Thread.Sleep(555);

　　done.Set(); //发送一个信息来调用由RegisterWaitForSingleObject指定的方法

　　}

　　public void WaitOrTimer(object state, bool timedOut)

　　{

　　RegisteredWaitHandlePacket packet = stateas RegisteredWaitHandlePacket;

　　// bool timedOut –指示是否由于超时而执行到此

　　if (!timedOut)

　　{

　　//如果没有由于超时而执行到此，则取消指定的RegisteredWaitHandle

　　packet.Handle.Unregister(null);

　　}

　　this.Dispatcher.BeginInvoke(() =>

　　{

　　txtRegisterWaitForSingleObject.Text +=

　　String.Format("\r\n是否收到信号: {0}", (!timedOut).ToString());

　　});

　　}

　　}

　　///用于封装RegisteredWaitHandle类

　　public class RegisteredWaitHandlePacket

　　{

　　public System.Threading.RegisteredWaitHandle Handle {get; set; }

　　}

　　}

　　对于第一种方法QueueUserWorkItem，我们只要注意两点。首先是参数的定义：

　　列表12：QueueUserWorkItem方法存在两个重载

QueueUserWorkItem(WaitCallback);

QueueUserWorkItem(WaitCallback, Object);

　　在这里，第一个参数用于指定要执行的方法，而第二个参数作为参数传递进方法中。

　　其次，仅当在线程池中的线程变为可用时才执行上面的方法。如你所想象的，作为线程管理策略的一部分，在线程池创建线程之前总会存在一定程度的延迟。这就是为什么我们调用Thread.Sleep方法的原因。

　　对于第二种方法RegisterWaitForSingleObject，倒有一些复杂。首先，我们创建了一个AutoResetEvent的实例，传递进一个false参数。然后，我们引进一个辅助类RegisteredWaitHandlePacket来封装另一个RegisteredWaitHandle类。注意，RegisterWaitForSingleObject方法中可以使用多个参数。不过，我们不会再过细地介绍，因为MSDN(http://msdn.microsoft.com/en-us/library/system.threading.threadpool.aspx)已作出更详细的解释。此外，你也会注意到我们对第二种方法采用了延迟策略。

　　最后值得注意的是，虽然ThreadPool还提供了两个方法SetMinThreads和SetMaxThreads，但是，在Silverlight中是不可用的，调用它们将会引发异常。有兴趣的读者可以自行试验。

　　6.小结

　　在本文中，我们介绍了Silverlight 4编程环境下的五种多线程编程。