在Invoke或者BeginInvoke的使用中無一例外地使用了委托Delegate，至于委托的本質(zhì)請參考我的另一隨筆：對.net事件的看法。 ??

一、為什么Control類提供了Invoke和BeginInvoke機制？

關(guān)于這個問題的最主要的原因已經(jīng)是dotnet程序員眾所周知的，我在此費點筆墨再次記錄到自己的日志，以便日后提醒一下自己。

1、windows程序消息機制

Windows?GUI程序是基于消息機制的，有個主線程維護著一個消息泵。這個消息泵讓windows程序生生不息。

?

??????????????????????????????????????????????????Windows?GUI程序的消息循環(huán)

?

?

?

Windows程序有個消息隊列，窗體上的所有消息是這個隊列里面消息的最主要來源。這里的while循環(huán)使用了GetMessage（）這個方法，這是個阻塞方法，也就是隊列為空時方法就會被阻塞，從而這個while循環(huán)停止運動，這避免了一個程序把cpu無緣無故地耗盡，讓其它程序難以得到響應(yīng)。當(dāng)然在某些需要cpu最大限度運動的程序里面就可以使用另外的方法，例如某些3d游戲或者及時戰(zhàn)略游戲中，一般會使用PeekMessage（）這個方法，它不會被windows阻塞，從而保證整個游戲的流暢和比較高的幀速。

這個主線程維護著整個窗體以及上面的子控件。當(dāng)它得到一個消息，就會調(diào)用DispatchMessage方法派遣消息，這會引起對窗體上的窗口過程的調(diào)用。窗口過程里面當(dāng)然是程序員提供的窗體數(shù)據(jù)更新代碼和其它代碼。

2、dotnet里面的消息循環(huán)

public?static?void?Main(string[]?args)

{

???Form?f?=?new?Form();

???Application.Run(f);

}

Dotnet窗體程序封裝了上述的while循環(huán)，這個循環(huán)就是通過Application.Run方法啟動的。

3、線程外操作GUI控件的問題

如果從另外一個線程操作windows窗體上的控件，就會和主線程產(chǎn)生競爭，造成不可預(yù)料的結(jié)果，甚至死鎖。因此windows?GUI編程有一個規(guī)則，就是只能通過創(chuàng)建控件的線程來操作控件的數(shù)據(jù)，否則就可能產(chǎn)生不可預(yù)料的結(jié)果。

因此，dotnet里面，為了方便地解決這些問題，Control類實現(xiàn)了ISynchronizeInvoke接口，提供了Invoke和BeginInvoke方法來提供讓其它線程更新GUI界面控件的機制。

public?interface?ISynchronizeInvoke

{

????????[HostProtection(SecurityAction.LinkDemand,?Synchronization=true,?ExternalThreading=true)]

????????IAsyncResult?BeginInvoke(Delegate?method,?object[]?args);

????????object?EndInvoke(IAsyncResult?result);

????????object?Invoke(Delegate?method,?object[]?args);

????????bool?InvokeRequired?{?get;?}

}

}

如果從線程外操作windows窗體控件，那么就需要使用Invoke或者BeginInvoke方法，通過一個委托把調(diào)用封送到控件所屬的線程上執(zhí)行。

二、消息機制---線程間和進程間通信機制

1、window消息發(fā)送

Windows消息機制是windows平臺上的線程或者進程間通信機制之一。Windows消息值其實就是定義的一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，最重要的是消息的類型，它就是一個整數(shù)；然后就是消息的參數(shù)。消息的參數(shù)可以表示很多東西。

Windows提供了一些api用來向一個線程的消息隊列發(fā)送消息。因此，一個線程可以向另一個線程的消息隊列發(fā)送消息從而告訴對方做什么，這樣就完成了線程間的通信。有些api發(fā)送消息需要一個窗口句柄，這種函數(shù)可以把消息發(fā)送到指定窗口的主線程消息隊列；而有些則可以直接通過線程句柄，把消息發(fā)送到該線程消息隊列中。

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?

用消息機制通信

??

SendMessage是windows?api，用來把一個消息發(fā)送到一個窗口的消息隊列。這個方法是個阻塞方法，也就是操作系統(tǒng)會確保消息的確發(fā)送到目的消息隊列，并且該消息被處理完畢以后，該函數(shù)才返回。返回之前，調(diào)用者將會被暫時阻塞。

PostMessage也是一個用來發(fā)送消息到窗口消息隊列的api函數(shù)，但這個方法是非阻塞的。也就是它會馬上返回，而不管消息是否真的發(fā)送到目的地，也就是調(diào)用者不會被阻塞。

2、Invoke?and?BeginInvoke

?

?

????????????????????????????????????????????????????????Invoke?or?BeginInvoke

??

Invoke或者BeginInvoke方法都需要一個委托對象作為參數(shù)。委托類似于回調(diào)函數(shù)的地址，因此調(diào)用者通過這兩個方法就可以把需要調(diào)用的函數(shù)地址封送給界面線程。這些方法里面如果包含了更改控件狀態(tài)的代碼，那么由于最終執(zhí)行這個方法的是界面線程，從而避免了競爭條件，避免了不可預(yù)料的問題。如果其它線程直接操作界面線程所屬的控件，那么將會產(chǎn)生競爭條件，造成不可預(yù)料的結(jié)果。

使用Invoke完成一個委托方法的封送，就類似于使用SendMessage方法來給界面線程發(fā)送消息，是一個同步方法。也就是說在Invoke封送的方法被執(zhí)行完畢前，Invoke方法不會返回，從而調(diào)用者線程將被阻塞。

使用BeginInvoke方法封送一個委托方法，類似于使用PostMessage進行通信，這是一個異步方法。也就是該方法封送完畢后馬上返回，不會等待委托方法的執(zhí)行結(jié)束，調(diào)用者線程將不會被阻塞。但是調(diào)用者也可以使用EndInvoke方法或者其它類似WaitHandle機制等待異步操作的完成。

但是在內(nèi)部實現(xiàn)上，Invoke和BeginInvoke都是用了PostMessage方法，從而避免了SendMessage帶來的問題。而Invoke方法的同步阻塞是靠WaitHandle機制來完成的。

3、使用場合問題

如果你的后臺線程在更新一個UI控件的狀態(tài)后不需要等待，而是要繼續(xù)往下處理，那么你就應(yīng)該使用BeginInvoke來進行異步處理。

如果你的后臺線程需要操作UI控件，并且需要等到該操作執(zhí)行完畢才能繼續(xù)執(zhí)行，那么你就應(yīng)該使用Invoke。否則，在后臺線程和主截面線程共享某些狀態(tài)數(shù)據(jù)的情況下，如果不同步調(diào)用，而是各自繼續(xù)執(zhí)行的話，可能會造成執(zhí)行序列上的問題，雖然不發(fā)生死鎖，但是會出現(xiàn)不可預(yù)料的顯示結(jié)果或者數(shù)據(jù)處理錯誤。

可以看到ISynchronizeInvoke有一個屬性，InvokeRequired。這個屬性就是用來在編程的時候確定，一個對象訪問UI控件的時候是否需要使用Invoke或者BeginInvoke來進行封送。如果不需要那么就可以直接更新。在調(diào)用者對象和UI對象同屬一個線程的時候這個屬性返回false。在后面的代碼分析中我們可以看到，Control類對這一屬性的實現(xiàn)就是在判斷調(diào)用者和控件是否屬于同一個線程的。

三、Delegate.BeginInvoke

通過一個委托來進行同步方法的異步調(diào)用，也是.net提供的異步調(diào)用機制之一。但是Delegate.BeginInvoke方法是從ThreadPool取出一個線程來執(zhí)行這個方法，以獲得異步執(zhí)行效果的。也就是說，如果采用這種方式提交多個異步委托，那么這些調(diào)用的順序無法得到保證。而且由于是使用線程池里面的線程來完成任務(wù)，使用頻繁，會對系統(tǒng)的性能造成影響。

Delegate.BeginInvoke也是講一個委托方法封送到其它線程，從而通過異步機制執(zhí)行一個方法。調(diào)用者線程則可以在完成封送以后去繼續(xù)它的工作。但是這個方法封送到的最終執(zhí)行線程是運行庫從ThreadPool里面選取的一個線程。

這里需要糾正一個誤區(qū)，那就是Control類上的異步調(diào)用BeginInvoke并沒有開辟新的線程完成委托任務(wù)，而是讓界面控件的所屬線程完成委托任務(wù)的。看來異步操作就是開辟新線程的說法不一定準(zhǔn)確。??

四、用Reflector察看一些相關(guān)代碼

1、Control.BeginInvoke?and?Control.Invoke

public?IAsyncResult?BeginInvoke(Delegate?method,?params?object[]?args)

{

????using?(new?MultithreadSafeCallScope())

????{

????????return?(IAsyncResult)?this.FindMarshalingControl().MarshaledInvoke(this,?method,?args,?false);

????}

}

public?object?Invoke(Delegate?method,?params?object[]?args)

{

????using?(new?MultithreadSafeCallScope())

????{

????????return?this.FindMarshalingControl().MarshaledInvoke(this,?method,?args,?true);

????}

}

這里的FindMarshalingControl方法通過一個循環(huán)向上回溯，從當(dāng)前控件開始回溯父控件，直到找到最頂級的父控件，用它作為封送對象。例如，我們調(diào)用窗體上一個進度條的Invoke方法封送委托，但是實際上會回溯到主窗體，通過這個控件對象來封送委托。因為主窗體是主線程消息隊列相關(guān)的，發(fā)送給主窗體的消息才能發(fā)送到界面主線程消息隊列。

我們可以看到Invoke和BeginInvoke方法使用了同樣的實現(xiàn)，只是MarshaledInvoke方法的最后一個參數(shù)值不一樣。

2、MarshaledInvoke

private?object?MarshaledInvoke(Control?caller,?Delegate?method,?object[]?args,?bool?synchronous)

{

????int?num;

????if?(!this.IsHandleCreated)

????{

????????throw?new?InvalidOperationException(SR.GetString("ErrorNoMarshalingThread"));

????}

????if?(((ActiveXImpl)?this.Properties.GetObject(PropActiveXImpl))?!=?null)

????{

????????IntSecurity.UnmanagedCode.Demand();

????}

????bool?flag?=?false;

????if?((SafeNativeMethods.GetWindowThreadProcessId(new?HandleRef(this,?this.Handle),?out?num)?==?SafeNativeMethods.GetCurrentThreadId())?&&?synchronous)

????{

????????flag?=?true;

????}

????ExecutionContext?executionContext?=?null;

????if?(!flag)

????{

????????executionContext?=?ExecutionContext.Capture();

????}

????ThreadMethodEntry?entry?=?new?ThreadMethodEntry(caller,?method,?args,?synchronous,?executionContext);

????lock?(this)

????{

????????if?(this.threadCallbackList?==?null)

????????{

????????????this.threadCallbackList?=?new?Queue();

????????}

????}

????lock?(this.threadCallbackList)

????{

????????if?(threadCallbackMessage?==?0)

????????{

????????????threadCallbackMessage?=?SafeNativeMethods.RegisterWindowMessage(Application.WindowMessagesVersion?+?"_ThreadCallbackMessage");

????????}

????????this.threadCallbackList.Enqueue(entry);

????}

????if?(flag)

????{

????????this.InvokeMarshaledCallbacks();

????}

????else

????{????????????//終于找到你了，PostMessage

????????UnsafeNativeMethods.PostMessage(new?HandleRef(this,?this.Handle),?threadCallbackMessage,?IntPtr.Zero,?IntPtr.Zero);

????}

????if?(!synchronous)?//如果是異步，那么馬上返回吧

????{

????????return?entry;

????}

????if?(!entry.IsCompleted)?//同步調(diào)用沒結(jié)束，阻塞起來等待吧

????{

????????this.WaitForWaitHandle(entry.AsyncWaitHandle);

????}

????if?(entry.exception?!=?null)

????{

????????throw?entry.exception;

????}

????return?entry.retVal;

}

怎么樣，我們終于看到PostMessage了吧？通過windows消息機制實現(xiàn)了封送。而需要封送的委托方法作為消息的參數(shù)進行了傳遞。關(guān)于其它的代碼這里不作進一步解釋。

3、InvokeRequired

public?bool?InvokeRequired

{

????get

????{

????????using?(new?MultithreadSafeCallScope())

????????{

????????????HandleRef?ref2;

????????????int?num;

????????????if?(this.IsHandleCreated)

????????????{

????????????????ref2?=?new?HandleRef(this,?this.Handle);

????????????}

????????????else

????????????{

????????????????Control?wrapper?=?this.FindMarshalingControl();

????????????????if?(!wrapper.IsHandleCreated)

????????????????{

????????????????????return?false;

????????????????}

????????????????ref2?=?new?HandleRef(wrapper,?wrapper.Handle);

????????????}

????????????int?windowThreadProcessId?=?SafeNativeMethods.GetWindowThreadProcessId(ref2,?out?num);

????????????int?currentThreadId?=?SafeNativeMethods.GetCurrentThreadId();

????????????return?(windowThreadProcessId?!=?currentThreadId);

????????}

????}

}

終于看到了，這是在判斷windows窗體線程和當(dāng)前的調(diào)用者線程是否是同一個，如果是同一個就沒有必要封送了，直接訪問這個GUI控件吧。否則，就不要那么直接表白了，就需要Invoke或者BeginInvoke做媒了

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/C-CHERS/p/4890131.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的为什么Control类提供了Invoke和BeginInvoke机制的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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