.net多線程探索（multiThreading）

2005-09-09

初探.NET多線程

         好多天沒有更新Blog了，一直都在忙着尋找如何將IronPython集成至GUI中的方法。一開始我把問題看得太簡單了，因爲我看了來自CodeProject的ShellControl - A console emulation control這篇文章之後，很幼稚地認爲只需要把源代碼中的cmd.exe換IronPythonConsole.exe 就可以大功告成了，然而事實證明我的想法是很愚蠢的。儘管IronPythonConsole與cmd同爲可執行文件，但是它們與作爲輸入輸出的RichTextBox之間的關係是不同的。對cmd而言，是一種順序的處理方式：TextBox接受用戶輸入－> 用戶按下Enter觸發相應的EventHandler，在EventHandler中創建Process以運行cmd.exe －> 將結果返回至TextBox。在這個過程中，每一條指令的輸入都會相應地創建新的Process，而這個Process的life cycle僅僅存在於用戶按下Enter觸發的事件響應函數中；反觀IronPythonConsole的情況就不是這樣的了，我們需要的是一個GUI Thread來響應用戶的輸入，同時需要一個Worker Thread調用IronPythonConsole來完成用戶輸入並給出相應的輸出，很明顯我需要進行多線程的開發了。面對着多線程，我真的很困窘，因爲自己在這個方面的經驗幾乎爲零。不過沒有辦法，爲了FantasyPython，只能明知山有虎，偏向虎山行了。
        也許是自己天性愚鈍吧，看了兩天的文章，也還沒有很好的solution，不過對於Multithreading倒是有了一點小小的認識，謹記於此。首先是使用多線程的重要性了。這點其實不必多言，大家都會知道把佔用大量CPU週期的數據處理放到GUI Thread中，造成GUI無法響應用戶的操作是一種十分糟糕的做法。爲了實現更好的用戶體驗，就應該創建新的進程來處理持續時間較長的操作，通常我們會把負責非UI操作的進程稱爲Worker Thread(工作進程)。重要性說完了，讓我們關注到更具體的多線程實現上來。
        在.NET中進行多線程開發，會有很多選擇，其中最常見的就是使用Control.Invoke方法了。Invoke方法提供了一種在Worker Thread調用GUI Thread中delegate的途徑。同時結合Control.InvokeRequired的屬性，我們也可以輕易地判斷某個線程是否爲創建該Control的線程。爲了對Invoke方法有更深入的認識，我仔細地閱讀了CodeProject上《Worker Threads In C#》一文^[1]。在文中有這樣的代碼：

m_form.Invoke(m_form.m_DelegateAddString, new Object[] {s});

這裏給出了Invoke方法的一種使用方式，但是可惜的是，我並不能對其使用的必要性有充分的理解。因爲我把這段代碼改爲m_form.AddString(s)，並且將AddString方法的access modifier由private改爲public，程序仍然是運行好好的。那麼Invoke方法的意義在於什麼呢？而MSDN給Invoke方法下的定義又是如此的簡單：Executes the specified delegate on the thread that owns the control's underlying window handle. 真的是看不明白了，煩請各位朋友不吝賜教。
        問題雖然有，但是認識還得接着說。多線程開發很重要的一點就是線程間的通信問題，在CodeProject的這篇文章中，Worker Thread與GUI Thread是通過ManualResetEvent來實現的。我們從文中的代碼：

// Worker Thread
if ( m_EventStop.WaitOne(0, true) ) {
    m_EventStopped.Set();
    return;
}

// GUI Thread
if ( m_WorkerThread != null  &&  m_WorkerThread.IsAlive ) {
    m_EventStopThread.Set();
    while (m_WorkerThread.IsAlive) {
        if ( WaitHandle.WaitAll((new ManualResetEvent[] {m_EventThreadStopped}), 100,true) ) {
            break;
        }

        Application.DoEvents();
    }
}

  
可以看到Worker Thread與GUI Thread之間的通信過程：
        1、當Worker Thread處於活動狀態，而GUI Thread通過設置m_EventStopThread的狀態向Worker Thread發出Signal，並使自己進入循環等待狀態，直至接收到由Worker Thread發出的Signal；
        2、Worker Thread在接收到該Signal之後採取相應的操作，例子中的操作就是通過設置m_EventStopped的狀態向GUI Thread發出自己已經停止的Signal並且返回；
        3、GUI Thread接收到來自Worker Thread發出的Signal後，跳出循環；
        呼，終於說完了。由於自己剛剛開始接觸C#的MultiThreading開發，疏漏一定不少。請各位路過的朋友不要錯過扔磚頭的機會哦，^_^

        [1] 小新0574爲這篇不錯的文章提供了譯文，有興趣的朋友可以參考一下中文版。