C#線程系列講座(1)：BeginInvoke和EndInvoke方法

開發語言： C#3.0

IDE： Visual Studio 2008

本系列教程主要包括如下內容：

1. BeginInvoke 和 EndInvoke方法

2. Thread類

3. 線程池

4. 線程同步基礎

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

在操作系統中一個進程至少要包含一個線程，然後，在某些時候需要在同一個進程中同時執行多項任務，或是爲了提供程序的性能，將要執行的任務分解成多個子任務執行。這就需要在同一個進程中開啓多個線程。我們使用 C# 編寫一個應用程序（控制檯或桌面程序都可以），然後運行這個程序，並打開 windows 任務管理器，這時我們就會看到這個應用程序中所含有的線程數，如下圖所示。

如果任務管理器沒有“線程數”列，可以【查看】 >【選擇列】來顯示“線程計數”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的機器上尤爲明顯。

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

在 C#中使用線程的方法很多，使用委託的 BeginInvoke和 EndInvoke方法就是其中之一。 BeginInvoke方法可以使用線程異步地執行委託所指向的方法。然後通過 EndInvoke方法獲得方法的返回值（ EndInvoke方法的返回值就是被調用方法的返回值），或是確定方法已經被成功調用。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 異步調用方法時，如果方法未執行完， EndInvoke 方法就會一直阻塞，直到被調用的方法執行完畢。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( " 任務開始 " );
            Thread.Sleep(ms);
            Random random = new Random();
             int n = random.Next( 10000 );
            Console.WriteLine( " 任務完成 " );
             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);
        }
    }
}

在運行上面的程序後，由於 newTask方法通過 Sleep延遲了 2秒，因此，程序直到 2秒後才輸出最終結果（一個隨機整數）。如果不調用 EndInvoke方法，程序會立即退出，這是由於使用 BeginInvoke創建的線程都是後臺線程，這種線程一但所有的前臺線程都退出後（其中主線程就是一個前臺線程），不管後臺線程是否執行完畢，都會結束線程，並退出程序。關於前臺和後臺線程的詳細內容，將在後面的部分講解。

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秒鐘再執行下面的代碼，然後按 Ctrl+F5運行程序，並打開企業管理器，觀察當前程序的線程數，假設線程數是 4，在 10秒後，線程數會增至 5，這是因爲調用 BeginInvoke方法時會建立一個線程來異步執行 newTask方法，因此，線程會增加一個。

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

雖然上面的方法可以很好地實現異步調用，但是當調用 EndInvoke 方法獲得調用結果時，整個程序就象死了一樣，這樣做用戶的感覺並不會太好，因此，我們可以使用 asyncResult 來判斷異步調用是否完成，並顯示一些提示信息。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 );
    }
     // 由於異步調用已經完成，因此， EndInvoke會立刻返回結果
    int result = task.EndInvoke(asyncResult);
    Console.WriteLine(result);
}

由於是異步，所以“ *”可能會在“任務開始”前輸出，如上圖所示。

五、使用 WaitOne 方法等待異步方法執行完成

使用 WaitOne 方法是另外一種判斷異步調用是否完成的方法。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 的第一個參數表示要等待的毫秒數，在指定時間之內， WaitOne方法將一直等待，直到異步調用完成，併發出通知， WaitOne方法才返回 true。當等待指定時間之後，異步調用仍未完成， WaitOne方法返回 false，如果指定時間爲 0，表示不等待，如果爲 -1，表示永遠等待，直到異步調用完成。

六、使用回調方式返回結果

上面介紹的幾種方法實際上只相當於一種方法。這些方法雖然可以成功返回結果，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，這裏使用了 BeginInvoke方法的最後兩個參數（如果被調用的方法含有參數的話，這些參數將作爲 BeginInvoke的前面一部分參數，如果沒有參數， BeginInvoke就只有兩個參數了）。第一個參數是回調方法委託類型，這個委託只有一個參數，就是 IAsyncResult,如 MethodCompleted方法所示。當 method方法執行完後，系統會自動調用 MethodCompleted方法。 BeginInvoke的第二個參數需要向 MethodCompleted方法中傳遞一些值，一般可以傳遞被調用方法的委託，如上面代碼中的 my。這個值可以使用 IAsyncResult.AsyncState屬性獲得。

由於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，關於如果在其他線程中訪問 GUI組件，並在後面的部分詳細介紹）。並在 form上放一些其他的可視控件，然在點擊 button1後，其它的控件仍然可以使用，就象什麼事都沒有發生過一樣，在 10秒後，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);
}

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