在 Invoke 或者 BeginInvoke 的使用中無(wú)一例外地使用了委托 Delegate ，至于委托的本質(zhì)請(qǐng)參考我的另一隨筆： 對(duì) .net事件的看法 。
一、為什么 Control類提供了 Invoke和 BeginInvoke機(jī)制？
關(guān)于這個(gè)問(wèn)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(fèi)點(diǎn)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(jī)制
Windows GUI程序是基于消息機(jī)制的，有個(gè)主線程維護(hù)著一個(gè)消息泵。這個(gè)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(gè)消息隊(duì)列，窗體上的所有消息是這個(gè)隊(duì)列里面消息的最主要來(lái)源。這里的 while循環(huán)使用了 GetMessage（）這個(gè)方法，這是個(gè)阻塞方法，也就是隊(duì)列為空時(shí)方法就會(huì)被阻塞，從而這個(gè) while循環(huán)停止運(yùn)動(dòng)，這避免了一個(gè)程序把 cpu無(wú)緣無(wú)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(yùn)動(dòng)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(shí)戰(zhàn)略游戲中，一般會(huì)使用 PeekMessage（）這個(gè)方法，它不會(huì)被 windows阻塞，從而保證整個(gè)游戲的流暢和比較高的幀速。
這個(gè)主線程維護(hù)著整個(gè)窗體以及上面的子控件。當(dāng)它得到一個(gè)消息，就會(huì)調(diào)用 DispatchMessage方法派遣消息，這會(huì)引起對(duì)窗體上的窗口過(guò)程的調(diào)用。窗口過(guò)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(gè)循環(huán)就是通過(guò) Application.Run方法啟動(dòng)的。
3、線程外操作 GUI控件的問(wèn)題
如果從另外一個(gè)線程操作 windows窗體上的控件，就會(huì)和主線程產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)，造成不可預(yù)料的結(jié)果，甚至死鎖。因此 windows GUI編程有一個(gè)規(guī)則，就是只能通過(guò)創(chuàng)建控件的線程來(lái)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(wèn)題， Control 類實(shí)現(xiàn)了 ISynchronizeInvoke 接口，提供了 Invoke 和 BeginInvoke 方法來(lái)提供讓其它線程更新 GUI 界面控件的機(jī)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(guò)一個(gè)委托把調(diào)用封送到控件所屬的線程上執(zhí)行。
二、消息機(jī)制 ---線程間和進(jìn)程間通信機(jī)制
1、 window消息發(fā)送
Windows消息機(jī)制是 windows平臺(tái)上的線程或者進(jìn)程間通信機(jī)制之一。 Windows消息值其實(shí)就是定義的一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，最重要的是消息的類型，它就是一個(gè)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(lái)向一個(gè)線程的消息隊(duì)列發(fā)送消息。因此，一個(gè)線程可以向另一個(gè)線程的消息隊(duì)列發(fā)送消息從而告訴對(duì)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(gè)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(duì)列；而有些則可以直接通過(guò)線程句柄，把消息發(fā)送到該線程消息隊(duì)列中。
用消息機(jī)制通信
SendMessage是 windows api，用來(lái)把一個(gè)消息發(fā)送到一個(gè)窗口的消息隊(duì)列。這個(gè)方法是個(gè)阻塞方法，也就是操作系統(tǒng)會(huì)確保消息的確發(fā)送到目的消息隊(duì)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(huì)被暫時(shí)阻塞。
PostMessage也是一個(gè)用來(lái)發(fā)送消息到窗口消息隊(duì)列的 api函數(shù)，但這個(gè)方法是非阻塞的。也就是它會(huì)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(huì)被阻塞。
2、 Invoke and BeginInvoke
Invoke or BeginInvoke
Invoke或者 BeginInvoke方 法都需要一個(gè)委托對(duì)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(guò)這兩個(gè)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(gè)方法的是界面線程，從而避免了競(jìng)爭(zhēng)條件，避免了不可預(yù)料的問(wèn)題。如果其它線程直接操作界面線程所屬的控件，那么 將會(huì)產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)條件，造成不可預(yù)料的結(jié)果。
使用 Invoke完成一個(gè)委托方法的封送，就類似于使用 SendMessage方法來(lái)給界面線程發(fā)送消息，是一個(gè)同步方法。也就是說(shuō)在 Invoke封送的方法被執(zhí)行完畢前， Invoke方法不會(huì)返回，從而調(diào)用者線程將被阻塞。
使用 BeginInvoke方法封送一個(gè)委托方法，類似于使用 PostMessage進(jìn)行通信，這是一個(gè)異步方法。也就是該方法封送完畢后馬上返回，不會(huì)等待委托方法的執(zhí)行結(jié)束，調(diào)用者線程將不會(huì)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(jī)制等待異步操作的完成。
但是在內(nèi)部實(shí)現(xiàn)上， Invoke和 BeginInvoke都是用了 PostMessage方法，從而避免了 SendMessage帶來(lái)的問(wèn)題。而 Invoke方法的同步阻塞是靠 WaitHandle機(jī)制來(lái)完成的。
3、使用場(chǎng)合問(wèn)題
如果你的后臺(tái)線程在更新一個(gè) 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(lái)進(jìn)行異步處理。
如果你的后臺(tái)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(tái)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(huì)造成執(zhí)行序列上的問(wèn)題，雖然不發(fā)生死鎖，但是會(huì)出現(xiàn)不可預(yù)料的顯示結(jié)果或者數(shù)據(jù)處理錯(cuò)誤。
可以看到 ISynchronizeInvoke有一個(gè)屬性， InvokeRequired。這個(gè)屬性就是用來(lái)在編程的時(shí)候確定，一個(gè)對(duì)象訪問(wèn) UI控件的時(shí)候是否需要使用 Invoke或者 BeginInvoke來(lái)進(jìn)行封送。如果不需要那么就可以直接更新。在調(diào)用者對(duì)象和 UI對(duì)象同屬一個(gè)線程的時(shí)候這個(gè)屬性返回 false。在后面的代碼分析中我們可以看到， Control類對(duì)這一屬性的實(shí)現(xiàn)就是在判斷調(diào)用者和控件是否屬于同一個(gè)線程的。
三、 Delegate.BeginInvoke
通過(guò)一個(gè)委托來(lái)進(jìn)行同步方法的異步調(diào)用，也是 .net提供的異步調(diào)用機(jī)制之一。但是 Delegate.BeginInvoke方法是從 ThreadPool取出一個(gè)線程來(lái)執(zhí)行這個(gè)方法，以獲得異步執(zhí)行效果的。也就是說(shuō)，如果采用這種方式提交多個(gè)異步委托，那么這些調(diào)用的順序無(wú)法得到保證。而且由于是使用線程池里面的線程來(lái)完成任務(wù)，使用頻繁，會(huì)對(duì)系統(tǒng)的性能造成影響。
Delegate.BeginInvoke也是講一個(gè)委托方法封送到其它線程，從而通過(guò)異步機(jī)制執(zhí)行一個(gè)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(gè)方法封送到的最終執(zhí)行線程是運(yùn)行庫(kù)從 ThreadPool里面選取的一個(gè)線程。
這里需要糾正一個(gè)誤區(qū)，那就是Control類上的異步調(diào)用BeginInvoke并沒(méi)有開(kāi)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(lái)異步操作就是開(kāi)辟新線程的說(shuō)法不一定準(zhǔn)確。