.NET线程和锁定以及等待

Question

我试图使我的GUI线程在长时间运行的操作期间保持响应。这些操作必须是同步的，因为它们通常是必须完成才能完成请求操作的操作。

我试图使用后台工作程序、监视器和锁对象来实现此目的。基本上，我想在长时间运行的过程开始之前启动计时器，在后台线程中启动长时间运行的过程，并等待后台工作线程表示已完成，然后继续执行相关代码。如果长时间运行的过程时间太长，则向用户显示“正在加载…”对话框，以便他们知道应用程序没有崩溃。

这种情况的一个例子可能是用户在图形包中单击按钮，必须从磁盘加载大型图像，然后我们才能在其上绘制图像并打印计算出的一百万位小数的pi值。

我无法将从磁盘加载图像异步化，这会使UI保持响应，因为用户可能启动另一个操作，从而破坏程序状态（即撤消操作）。

我可以简单地将光标更改为沙漏形状并完成它，但在许多情况下，我还希望用户能够取消操作-一个带有取消按钮的“正在加载…”对话框会很好地处理这个问题。

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最初我想要的是使用锁对象和System.Threading.Monitor.Enter()，使UI线程等待直到长时间运行的线程完成，然后它继续执行。如果计时器在长时间运行的线程完成之前触发，则UI线程仍然可用于处理事件并在屏幕上绘制对话框框。

我遇到的问题是，在UI线程尝试获取锁之前，我无法让后台工作程序锁定对象。

相当恼人的是，我正在使用一些非常黑盒的第三方代码进行处理。因此，我无法将代码调整为线程友好，并报告其进度或支持取消。

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我的问题 是否有任何经过验证的方法来包装第三方代码，以便UI线程保持响应，并且如果需要，我可以显示取消对话框？-有许多情况下，长时间运行的操作几乎立即完成，不需要显示对话框。

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稍微澄清一下 为什么我要这样做？异步操作是Windows应用程序的宠儿...

好吧，我不想在启动长时间运行的异步操作时锁定用户界面的每个方面，然后在完成时解锁每个方面。我可以-通过设置光标或物理禁用所有按钮等等，但实际上我更喜欢能够简单地将调用包装在“某个对象/方法等”中，如果（且仅当）操作需要时间长到足以影响用户时，将允许对话框弹出。我不必担心执行流程的更改，我仍然（总体上）能够在代码中维护原子操作（不分割回调），并且仍然具有“响应”UI。

我可以理解为什么我迄今为止在将BackgroundWorker/Thread制作成同步阻塞线程方面不成功，但我担心我将不得不走GUI线程中的while(true){ sleep() }路线，而不是使用锁。

- Ash

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为什么不能将从磁盘（或其他第三方代码）加载图像的过程异步化（例如使用BackgroundWorker执行或自己编写显式线程方法）？它必须在UI线程上执行吗？ - Pontus Gagge

如果可能的话，请尽量避免在用户能够察觉到的时间段内持有同步对象。将它们视为一种稀缺资源，就像 SQL 事务一样。 - Pontus Gagge

顺便说一下，C#是一种没有线程的编程语言。 - John Saunders

Answer 1

在你继续之前，我强烈建议你考虑使用.NET中的BackgroundWorker类。你说你用了一个"后台工作者"，所以我不确定那是否就是你想要的。它可以在你的工作者函数内部回调你的UI并提供进度通知的功能。有了进度通知，它应该显著减少你需要同步对象的需求。

- Mike Marshall

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我过去多次使用了BackgroundWorker，但是由于BackgroundWorker本质上是一个非阻塞异步线程，因此尽管我尝试过，但无法使其以同步方式运行。 - Ash

显示一个模态对话框来报告BackgroundWorker的进度。这将模拟您所寻找的同步行为。 - newdayrising

Answer 2

这是我会这样做的：

开始长时间操作的代码：

    private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
    {
        Thread thr = new Thread(LongMethod);
        thr.Start();

        // wait for 250 ms. If the thread is not finished, we show a from in a modal way
        // saying something like "please wait for the operation to complete"
        if(!thr.Join(250))
        {
            pleaseWaitForm.Thread = thr;
            pleaseWaitForm.ShowDialog();
        }
    }

然后，在“请稍候”表单中。

    public Thread Thread {get;set;}        

    private void PleasWait_FormClosing(object sender, FormClosingEventArgs e)
    {
        // do not allow closing of the form while thread is running
        if (this.Thread.IsAlive)
            e.Cancel = true;
    }

    public void JoinAndClose(){
        // this is a method that allows closing by waiting for the thread to finish
        this.Thread.Join();
        Close();
    }

最后，使用长方法：

private void LongMethod(){
    // Do some stuff
    Threading.Thread.Sleep(100000);

    // Actually close the "please wait" window
    pleaseWaitForm.Invoke(new Action(()=>pleaseWaitForm.JoinAndClose()))
}

这有点草率，可能存在一些错误，但总体思想很简单 - 使用定时的Join()，只在操作较长时显示对话框，并从长时间运行的线程本身关闭对话框。

- Nevermind

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这听起来非常符合我的目标。我会试一试！ - Ash

通过一些微调，这正是我所寻找的！谢谢。 - Ash

Answer 3

我建议将您的工作程序放在一个单独的类中，并在其自己的线程上运行，使用回调函数来向您的用户界面(UI)发出进度和完成信号。UI可以使用回调函数来更新进度条并在工作线程完成时启用其他控件。回调函数还可以返回值，因此您可以使用它来干净地停止工作程序。

这里是一个非常简单的例子：

public delegate void CallbackDelegate(string messageArg);

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Worker worker = new Worker();
        worker.Callback = new CallbackDelegate(WorkerStatus);

        Thread thread = new Thread(new ThreadStart(worker.DoSomething));
        thread.IsBackground = true;
        thread.Start();
        Console.ReadLine(); // wait for enter key
    }

    static void WorkerStatus(string statusArg)
    {
        Console.WriteLine(statusArg);
    }
}

public class Worker
{
    public CallbackDelegate Callback { private get; set; }

    public void DoSomething()
    {
        for (int i = 0; i < 10; i++)
        {
            Callback(i.ToString());
        }
        Callback("done");
    }
}

- Ed Power

Answer 4

我假设这是Windows窗体应用程序？一种比较便宜的方法，可以在实际阻塞时恢复响应性，就是使用以下模式：

// Method call would be foo.DoWork()
Action f = foo.DoWork;
var asyncresult = f.BeginInvoke(null, null);
while (!asyncresult.IsCompleted)
  Application.DoEvents();

在这种情况下，用户仍然可以点击按钮来取消操作。请注意，通常中止线程并不是一个好主意 - 它会对程序正在运行的任何状态造成严重破坏。更好的方法是定期检查一些布尔类型的 cancel 字段是否被设置为 true，然后在下一个可能的时刻优雅地结束操作。

- flq

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我同意通常中止线程并不是一个好主意，但在某些情况下（例如静态方法），你通常可以确信在返回结果之前没有状态被改变 - 因此中止线程的风险较小。 - Ash