C#线程安全（特别是MVVM/WPF）

Question

我想知道在MVVM中如何使模型线程安全。假设我有以下类，它被实例化为单例：

public class RunningTotal: INotifyPropertyChange
{
   private int _total;
   public int Total
   {
      get { return _total; }
      set
      {
         _total = value;
         PropertyChanged("Total");
      }
   }
   ...etc...
}

我的视图模型通过一个属性来公开它：

public RunningTotal RunningTotal { get; }

我的视图有一个与之绑定的文本块，即{Binding Path=RunningTotal.Total}。

我的应用程序有一个后台线程，定期更新Total的值。假设没有其他更新Total的操作，我应该怎么做来使这一切线程安全？

现在，如果我想要类似的东西，但使用Dictionary<>或ObservableCollection<>类型的属性怎么办？哪些成员（add、remove、clear、indexer）是线程安全的？我应该使用ConcurrentDictionary吗？

- Andrew Stephens

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参见：volatile，在C#中访问变量是原子操作吗？ - Sjoerd

请尝试以下链接，该链接提供了一个线程安全的ObservableCollection类型解决方案，可以从任何线程工作，并且可以通过多个UI线程进行绑定：http://www.codeproject.com/Articles/64936/Multithreaded-ObservableImmutableCollection - Anthony

Answer 1

我的应用有一个后台线程，定期更新Total的值。假设没有其他内容会更新Total，我需要怎么做才能使它线程安全？

对于标量属性，您不需要做任何特殊处理；PropertyChanged事件会自动调度到UI线程。

现在，如果我想使用Dictionary<>或ObservableCollection<>类型的属性来实现类似的功能，该怎么办？哪些成员（add、remove、clear、indexer）是线程安全的？我应该使用ConcurrentDictionary吗？

不，这是线程不安全的。如果您从后台线程更改ObservableCollection的内容，它会崩溃。您需要在UI线程上执行此操作。一种简单的方法是使用在UI线程上引发其事件的集合，如此处所述的集合。

至于Dictionary，它不会在其内容更改时引发通知，因此UI也不会得到通知。

- Thomas Levesque

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PropertyChanged 如何自动调度到 UI 线程？这是如何实现的？我本来期望事件在触发它的上下文中发生。 - Vlad

@ThomasLevesque 这对我来说是新闻，你能提供一些相关文档吗？ - CodingGorilla

@Coding Gorilla：请查看此MS Connect文章。它证实了Thomas的说法，即绑定会自动进行封送处理。 - user128300

@Vlad，如果是那样的话，它会崩溃（除非你使用Dispatcher.Invoke在UI线程上显式执行该操作）。 - Thomas Levesque

@bgura 不，使用字符串也可以正常工作。字符串是不可变的引用类型，因此更改字符串只会用新字符串的引用替换原始字符串的引用，这是原子性完成的。 - Thomas Levesque

Answer 2

模型应该像任何代码一样以线程安全的方式编写；你需要确定是否使用锁、并发容器或其他方式来实现。模型只是库代码，（几乎）不应该知道它的功能将被 MVVM 应用程序使用。

然而，VM 必须在 UI 线程中工作。这意味着它们通常不能依赖于来自模型的事件是否来自 UI 线程，因此，如果订阅的事件不在 UI 线程上，则必须将调用传递或将其存储在任务队列中。

因此，VM 是特定方式关注线程安全的地方，比模型更需要关注线程安全。

另外，视图代码通常可以忽略所有线程问题：它会在专用的 UI 线程中获取所有消息/调用/事件/任何内容，并在 UI 线程中进行自己的调用。

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针对你的情况，你的代码不是模型而是 VM，对吗？在这种情况下，你必须在 UI 线程中触发你的事件，否则视图会出现问题。

- Vlad

Answer 3

假设有两个线程更新Total，并且您想要在PropertyChanged方法中记录对_total的所有更改。现在存在一种竞争条件，在此情况下，PropertyChanged可能会错过一个值。当一个线程在调用set_Total的中间阻塞时，就会发生这种情况。它更新_total，但尚未调用PropertyChanged。与此同时，另一个线程将_total更新为另一个值：

thread1: _total = 4;
thread2: _total = 5;
thread2: PropertyChanged("Total");
thread1: PropertyChanged("Total");

现在，PropertyChanged 永远不会带有值 4 被调用。

你可以通过将该值传递给 PropertyChanged 方法或在 setter 中使用锁来解决此问题。

由于你说只有一个线程更新此属性，因此不存在竞争条件的可能性。 这仅在多个线程（或进程）同时更新相同的内容时才会发生。

- Sjoerd

Answer 4

这个问题提供了ObservableCollection的线程封送版本。

如何从后台线程正确更新数据绑定的DataGridView

但是，您仍然需要担心线程之间的争用，这将要求您在更新资源时锁定资源，或者使用类似Interlocked.Increment的东西。

如果一个线程正在更新，而另一个线程正在读取，则存在读取在更新过程中进行的可能性（例如，Int64正在被修改。第一半（32位）已经在一个线程中更新，在第二半更新之前，该值从第二个线程中读取。读取到完全错误的值）

这可能是一个问题，也可能不是，这取决于您的应用程序将要执行的操作。如果错误的值将在GUI上闪烁1秒钟，那么它可能并不重要，并且可以忽略锁的性能惩罚。如果您的程序将根据该值采取行动，则可能需要锁定它。

- Jason Coyne

Answer 5

有些事情比它实际上简单得多...当在视图中实例化您的视图模型时，只需在构造函数中传递调度程序即可。

    ServerOperationViewmodel ViewModel;        
    public pgeServerOperations()
    {
        InitializeComponent();
        ViewModel = new ServerOperationViewmodel(Dispatcher);
    }

然后在你的视图模型中：

Dispatcher UIDispatcher;
public ServerOperationViewmodel(Dispatcher uiDisp)
{
    UIDispatcher = uiDisp;
}

并像普通的UI调度程序一样使用它。

UIDispatcher.Invoke(() =>
{
  .......
});

我承认我对MVVM还比较新，但我不认为这违反了MVVM的座右铭。

- DR.

Answer 6

一个简单的答案是，你需要通过UI线程的调度器在UI线程中安排属性更新。这会将更新操作放入队列中，从而不会导致应用程序崩溃。

private void handler(object sender, EventArgs e)
{
    Application.Current.Dispatcher.BeginInvoke(DispatcherPriority.Normal, (ThreadStart)delegate { updates(); });
}

private void updates() { /* real updates go here */ }

- Yang Zhang