在C#中，从主线程以外的线程访问COM对象速度较慢

Question

我有一个专有的COM库，它返回一个整数数组（当然是使用其自己的专有格式）。当我从主UI线程访问这个数组时，一切都很好，并且运行速度很快。但是，如果我从另一个线程访问它，访问速度会非常慢。下面是一些示例代码。

private void test() {
    ProprietaryLib.Integers ints = ProprietaryLib.GetInts();
    int x;
    for(int i = 0; i < 500; i++)
        for(int j = 0; j < ints.Count; j++)
            x = ints[j];
}

private void button1_Click(object sender, EventArgs e) {
    test();  // Very little time
    new System.Threading.Thread(() => test()).Start(); // Lots of time
}

为什么会出现这种情况？有没有办法加速？如果我使用多进程而不是多线程，那么能否希望获得更好的性能？（但听起来好像更复杂了。）

更新：

我对以下答案感到满意，但想在此添加一些数据以供参考（我的和其他人的）。

如上所示，在新线程中创建和访问对象每次需要大约12ns。假定对象实际上是在主线程上创建的，因此速度较慢是由于从主线程进行数据传递。

如果你在主线程上明确地创建数据，但在标记为单线程公寓的新线程中访问它，则访问时间会更慢，每次访问需要15纳秒。我猜.NET必须有一些额外的开销来保持公寓的美观，虽然我不知道那个开销是什么，只有2-3ns的差异，但它也不需要太多。

如果你在标记为STA的新线程上创建和访问对象，则时间会以每次0.2ns的速度消失。但是这个新线程真的安全吗？这是另一个问题的问题。

- user12861

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数组大小足够吗？默认的 STA 意味着线程间的封送。 - Adriano Repetti

Answer 1

COM对象具有线程亲和性，它们可以告诉COM它们不是线程安全的。通过注册表中的“ThreadingModel”键，大多数对象都会指定“Apartment”或省略该键来实现这一点。在.NET中，这种情况不太明确，它使用MSDN告诉你哪些类不是线程安全的，但不会提醒你是否忘记了阅读文章。绝大多数.NET类与COM coclass一样不是线程安全的。不同的是，COM确保以线程安全的方式调用它们，通过自动将调用代理到创建对象的线程。

换句话说，没有并发性且非常慢。

想要成功，唯一的方法是创建自己的线程，并调用其SetApartmentState()方法切换到STA，一个适合不是线程安全的COM对象的理想环境。还必须在该线程上创建COM对象。并可能需要pump a message loop来保持其活动状态，符合STA的要求。而且永远不要阻止该线程。这些是让不是线程安全的类成为快乐之家的因素，如果所有调用都在一个线程上进行，则不会出错。您可以在此答案中找到这样一个线程的示例实现。

换句话说，使用不是线程安全的对象时，没有免费的午餐。 .NET让您在需要时忘记使用lock而自己射脚，而COM则可以自动完成它。这样做能减少很多程序员跳起单脚的情况，但效率不高。

- Hans Passant

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那么，如果我编写一个单线程控制台程序，并且它使用STA COM对象，并且它进行了大量处理，因此没有在泵送消息循环，而且也许它正在等待来自系统其他地方的消息，因此偶尔会阻塞，这样可以吗？ - user12861

如果您有时间，请查看此链接中的我的下一个问题，并让我知道我所有的误解：http://stackoverflow.com/questions/10654098/is-sta-message-loop-required-in-this-case - user12861

Answer 2

这可能取决于线程公寓模型。如果您使用单线程公寓模型（STA），则在处理大量数据时可能会遇到性能问题。如果可以的话（如果您没有使用需要STA的其他COM对象），可以尝试将公寓模型更改为MTA（多线程公寓模型）。

注意：WinForms不兼容MTA，它始终检查公寓模型是否为单线程，因为它所使用的某些COM对象（例如剪贴板和拖放）需要此模型。如果您不使用这些功能，则可能会起作用。（我从未尝试过）

来自MSDN的说明：

因为对象调用没有以任何方式序列化，所以多线程对象并发提供了最高的性能，并且最好地利用了跨线程、跨进程和跨计算机调用的多处理器硬件。

附加参考资料
在SO上：你能解释一下STA和MTA吗？
MSDN：MTAThreadAttribute

- Adriano Repetti

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它是如何确定哪个线程需要进行封送的？也就是说，为什么在 UI 线程上速度很快（暗示没有封送），但在其他线程上却很慢，即使对象是在该线程上创建的？ - user12861

我不知道它内部发生了什么，但我猜测它总是进行编组（根据您的结果，但没有其他证据）。 - Adriano Repetti

Answer 3

尝试使用Invoke()在UI线程上执行COM调用：

private void button1_Click(object sender, EventArgs e) {
    ThreadPool.QueueUserWorkItem(delegate {
        this.Invoke((Action)(() => {
            test();
        }));
    });
}

在调用Invoke()之前和之后执行您的长时间运行操作，以便只有快速的COM调用在UI线程中运行。此外，根据您的操作，您可能可以消除许多括号和其他行噪声。

- We Are All Monica

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一个好的建议，但对我来说行不通。这是一个长时间运行的进程，我想让它远离UI线程。 - user12861

那是一个很有趣的想法。我可能会尝试一下。不确定你的语法是否完全正确，但它确实可以让代码快速运行，稍微修正一下语法就好了。 - user12861

哦，顺便说一下，真正慢的不是 GetInts() 函数本身，而是访问这些整数的过程。但我可以将它们复制到主线程中的简单 List<int> 中，然后稍后再使用它们...现在正在研究这个问题。 - user12861

通过该调用，您仍然在主线程中执行test()（将其加入到池中，然后再次加入到主线程）。 - Adriano Repetti

此外，将函数分成两个线程的想法，如果可行，是很好的，听起来也不错！ - Adriano Repetti