[C#] 走进异步编程的世界 - 在 GUI 中执行异步操作
2016-09-20 09:39
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走进异步编程的世界 - 在 GUI 中执行异步操作
【博主】反骨仔 【原文地址】http://www.cnblogs.com/liqingwen/p/5877042.html序
这是继《开始接触 async/await 异步编程》、《走进异步编程的世界 - 剖析异步方法》后的第三篇。主要介绍在 WinForm 中如何执行异步操作。目录
在 WinForm 中执行异步操作在 WinForm 中使用异步 Lambda 表达式
一个完整的 WinForm 程序
另一种异步方式 - BackgroundWorker 类
一、在 WinForm 程序中执行异步操作
下面通过窗体示例演示以下操作-点击按钮后：①将按钮禁用，并将标签内容改成：“Doing”（表示执行中）；
②线程挂起3秒（模拟耗时操作）；
③启用按钮，将标签内容改为：“Complete”（表示执行完成）。
public partial class Form1 : Form
{
public Form1()
{
InitializeComponent();
}
private void btnDo_Click(object sender, EventArgs e)
{
btnDo.Enabled = false;
lblText.Text = @"Doing";
Thread.Sleep(3000);
btnDo.Enabled = true;
lblText.Text = @"Complete";
}
}可是执行结果却是：
图1-1
【发现的问题】
①好像没有变成“Doing”？
②并且拖动窗口的时候卡住不动了？
③3秒后突然变到想拖动到的位置？
④同时文本变成“Complete”？
【分析】GUI 程序在设计中要求所有的显示变化都必须在主 GUI 线程中完成，如点击事件和移动窗体。Windows 程序时通过 消息来实现，消息放入消息泵管理的消息队列中。点击按钮时，按钮的Click消息放入消息队列。消息泵从队列中移除该消息，并开始处理点击事件的代码，即 btnDo_Click 事件的代码。
btnDo_Click 事件会将触发行为的消息放入队列，但在 btnDo_Click 时间处理程序完全退出前（线程挂起 3 秒退出前），消息都无法执行。（3 秒后）接着所有行为都发生了，但速度太快肉眼无法分辨才没有发现标签改成“Doing”。
图1-2 点击事件
图1-3 点击事件具体执行过程
现在我们加入 async/await 特性。
public partial class Form1 : Form
{
public Form1()
{
InitializeComponent();
}
private async void btnDo_Click(object sender, EventArgs e)
{
btnDo.Enabled = false;
lblText.Text = @"Doing";
await Task.Delay(3000);
btnDo.Enabled = true;
lblText.Text = @"Complete";
}
}
图1-4
现在，就是原先希望看到的效果。
【分析】btnDo_Click 事件处理程序先将前两条消息压入队列，然后将自己从处理器移出，在3秒后（等待空闲任务完成后 Task.Delay ）再将自己压入队列。这样可以保持响应，并保证所有的消息可以在线程挂起的时间内被处理。
1.1 Task.Yield
Task.Yield 方法创建一个立刻返回的 awaitable。等待一个Yield可以让异步方法在执行后续部分的同时返回到调用方法。可以将其理解为 离开当前消息队列，回到队列末尾，让 CPU 有时间处理其它任务。class Program
{
static void Main(string[] args)
{
const int num = 1000000;
var t = DoStuff.Yield1000(num);
Loop(num / 10);
Loop(num / 10);
Loop(num / 10);
Console.WriteLine($"Sum: {t.Result}");
Console.Read();
}
/// <summary>
/// 循环
/// </summary>
/// <param name="num"></param>
private static void Loop(int num)
{
for (var i = 0; i < num; i++) ;
}
}
internal static class DoStuff
{
public static async Task<int> Yield1000(int n)
{
var sum = 0;
for (int i = 0; i < n; i++)
{
sum += i;
if (i % 1000 == 0)
{
await Task.Yield(); //创建异步产生当前上下文的等待任务
}
}
return sum;
}
}
图1.1-1
上述代码每执行1000次循环就调用 Task.Yield 方法创建一个等待任务，让处理器有时间处理其它任务。该方法在 GUI 程序中是比较有用的。
二、在 WinForm 中使用异步 Lambda 表达式
将刚才的窗口程序的点击事件稍微改动一下。public partial class Form1 : Form
{
public Form1()
{
InitializeComponent();
//async (sender, e) 异步表达式
btnDo.Click += async (sender, e) =>
{
Do(false, "Doing");
await Task.Delay(3000);
Do(true, "Finished");
};
}
private void Do(bool isEnable, string text)
{
btnDo.Enabled = isEnable;
lblText.Text = text;
}
}还是原来的配方，还是熟悉的味道，还是原来哪个窗口，变的只是内涵。
图2-1
三、一个完整的 WinForm 程序
现在在原来的基础上添加了进度条，以及取消按钮。public partial class Form1 : Form
{
private CancellationTokenSource _source;
private CancellationToken _token;
public Form1()
{
InitializeComponent();
}
/// <summary>
/// Do 按钮事件
/// </summary>
/// <param name="sender"></param>
/// <param name="e"></param>
private async void btnDo_Click(object sender, EventArgs e)
{
btnDo.Enabled = false;
_source = new CancellationTokenSource();
_token = _source.Token;
var completedPercent = 0; //完成百分比
const int time = 10; //循环次数
const int timePercent = 100 / time; //进度条每次增加的进度值
for (var i = 0; i < time; i++)
{
if (_token.IsCancellationRequested)
{
break;
}
try
{
await Task.Delay(500, _token);
completedPercent = (i + 1) * timePercent;
}
catch (Exception)
{
completedPercent = i * timePercent;
}
finally
{
progressBar.Value = completedPercent;
}
}
var msg = _token.IsCancellationRequested ? $"进度为：{completedPercent}% 已被取消！" : $"已经完成";
MessageBox.Show(msg, @"信息");
progressBar.Value = 0;
InitTool();
}
/// <summary>
/// 初始化窗体的工具控件
/// </summary>
private void InitTool()
{
progressBar.Value = 0;
btnDo.Enabled = true;
btnCancel.Enabled = true;
}
/// <summary>
/// 取消事件
/// </summary>
/// <param name="sender"></param>
/// <param name="e"></param>
private void btnCancel_Click(object sender, EventArgs e)
{
if (btnDo.Enabled) return;
btnCancel.Enabled = false;
_source.Cancel();
}
}
图3-1
四、另一种异步方式 - BackgroundWorker 类
与 async/await 不同的是，你有时候可能需要一个额外的线程，在后台持续完成某项任务，并不时与主线程通信，这时就需要用到 BackgroundWorker 类。主要用于 GUI 程序。书中的千言万语不及一个简单的示例。
public partial class Form2 : Form
{
private readonly BackgroundWorker _worker = new BackgroundWorker();
public Form2()
{
InitializeComponent();
//设置 BackgroundWorker 属性
_worker.WorkerReportsProgress = true; //能否报告进度更新
_worker.WorkerSupportsCancellation = true; //是否支持异步取消
//连接 BackgroundWorker 对象的处理程序
_worker.DoWork += _worker_DoWork; //开始执行后台操作时触发，即调用 BackgroundWorker.RunWorkerAsync 时触发
_worker.ProgressChanged += _worker_ProgressChanged; //调用 BackgroundWorker.ReportProgress(System.Int32) 时触发
_worker.RunWorkerCompleted += _worker_RunWorkerCompleted; //当后台操作已完成、被取消或引发异常时触发
}
/// <summary>
/// 当后台操作已完成、被取消或引发异常时发生
/// </summary>
/// <param name="sender"></param>
/// <param name="e"></param>
private void _worker_RunWorkerCompleted(object sender, RunWorkerCompletedEventArgs e)
{
MessageBox.Show(e.Cancelled ? $@"进程已被取消：{progressBar.Value}%" : $@"进程执行完成：{progressBar.Value}%");
progressBar.Value = 0;
}
/// <summary>
/// 调用 BackgroundWorker.ReportProgress(System.Int32) 时发生
/// </summary>
/// <param name="sender"></param>
/// <param name="e"></param>
private void _worker_ProgressChanged(object sender, ProgressChangedEventArgs e)
{
progressBar.Value = e.ProgressPercentage; //异步任务的进度百分比
}
/// <summary>
/// 开始执行后台操作触发，即调用 BackgroundWorker.RunWorkerAsync 时发生
/// </summary>
/// <param name="sender"></param>
/// <param name="e"></param>
private static void _worker_DoWork(object sender, DoWorkEventArgs e)
{
var worker = sender as BackgroundWorker;
if (worker == null)
{
return;
}
for (var i = 0; i < 10; i++)
{
//判断程序是否已请求取消后台操作
if (worker.CancellationPending)
{
e.Cancel = true;
break;
}
worker.ReportProgress((i + 1) * 10); //触发 BackgroundWorker.ProgressChanged 事件
Thread.Sleep(250); //线程挂起 250 毫秒
}
}
private void btnDo_Click(object sender, EventArgs e)
{
//判断 BackgroundWorker 是否正在执行异步操作
if (!_worker.IsBusy)
{
_worker.RunWorkerAsync(); //开始执行后台操作
}
}
private void btnCancel_Click(object sender, EventArgs e)
{
_worker.CancelAsync(); //请求取消挂起的后台操作
}
}
图4-1
传送门
入门：《走进异步编程的世界 - 开始接触 async/await 异步编程》上篇：《走进异步编程的世界 - 剖析异步方法（上）》《走进异步编程的世界 - 剖析异步方法（下）》
【参考】《Illustrated C# 2012》
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