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界面线程与消息循环

消息循环

消息与消息循环是 GUI 开发中的核心概念。在 Windows Form 开发中，所有的界面消息都在一个持续运行的 while 循环内处理。这个循环不断地获取消息并逐一处理它们。

消息循环的工作原理可以通过以下伪代码简要体现：

while (message = GetMessage()) {
    // 依次处理 message...
}

在实际编程中，消息循环通常由 Application.Run() 方法启动。例如：

Application.Run(new Form1());

具体来说，消息处理遵循以下步骤：

所有界面事件回调实际上都在消息循环中运行，因此需要确保它们能够及时返回，避免阻塞消息循环。这是确保界面不卡顿的关键。

界面卡顿

当一个按钮的点击事件处理程序占用较长时间（例如多秒）时，界面会显得卡顿或不响应。原因在于消息循环无法及时处理下一个消息。

解决方法

• 第1原则：确保所有消息处理回调都能快速返回。处理时间过长会导致界面卡顿，建议不超过 300 毫秒。
• 第2原则：耗时较长的任务应放入工作线程中执行。

工作线程

为了处理耗时较长的任务，例如查询数据库、上传下载或编解码，可以使用工作线程。工作线程可以在后台运行任务，同时保证界面不卡顿。

示例：创建工作线程

public partial class Form1 : Form
{
    public Form1()
    {
        InitializeComponent();
    }
    private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
    {
        Thread th = new Thread(new ThreadStart(this.Execute));
        th.Start();
    }
    private void Execute()
    {
        Console.WriteLine("开始执行任务...");
        Thread.Sleep(5000); // 模拟长时间处理
        Console.WriteLine("任务完成");
    }
}

• 界面线程：处理界面事件和消息循环。
• 工作线程：负责长时间的后台任务。

原则总结：

界面更新

使用工作线程更新界面时，需遵循以下规则：

错误的实现示例：

using System;
using System.Threading;
public partial class Form1 : Form
{
    private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
    {
        Thread th = new Thread(new ThreadStart(this.Execute));
        th.Start();
    }
    private void Execute()
    {
        this.TextBox1.AppendText("3..\r\n");
        Thread.Sleep(1000);
        this.TextBox1.AppendText("2..\r\n");
        Thread.Sleep(1000);
        this.TextBox1.AppendText("1..\r\n");
        Thread.Sleep(1000);
        this.TextBox1.AppendText("OK..\r\n");
    }
}

• 错误原因：直接在工作线程中操作 UI 组件会导致 HWND 键盘损坏，会报错。
• 正确实现：通过 Invoke 方法将更新操作推送到主线程。

Action与Func

Action 和 Func 是常用的委托类型，用于定义接收单个参数或多个参数的方法。

• Action<T>：适用于返回值为 void 的方法。
• Func<T1, T2, ... , Tn>：适用于返回值不为 void 的方法。

示例：

public partial class Form1 : Form
{
    public Form1()
    {
        InitializeComponent();
    }
    private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
    {
        Thread th = new Thread(new ThreadStart(this.Execute));
        th.Start();
    }
    private void Execute()
    {
        this.Invoke(new Action
   
    (this.ShowProgress), "3..\r\n");
        Thread.Sleep(1000);
        this.Invoke(new Action
    
     (this.ShowProgress), "2..\r\n");
        Thread.Sleep(1000);
        this.Invoke(new Action
     
      (this.ShowProgress), "1..\r\n");
        Thread.Sleep(1000);
        this.Invoke(new Action
      
       (this.ShowProgress), "OK..\r\n");
    }
    public void ShowProgress(string text)
    {
        this.TextBox1.AppendText(text);
    }
}
      
     
    
   

InvokeRequired

Control.InvokeRequired 用于检查当前线程是否是 GUI 线程。

public partial class Form1 : Form
{
    public Form1()
    {
        InitializeComponent();
    }
    private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
    {
        Thread th = new Thread(new ThreadStart(this.Execute));
        th.Start();
    }
    private void Execute()
    {
        ShowProgress("3\r\n");
        Thread.Sleep(1000);
        ShowProgress("2\r\n");
        Thread.Sleep(1000);
        ShowProgress("1\r\n");
        Thread.Sleep(1000);
        ShowProgress("OK\r\n");
    }
    public void ShowProgress(string str)
    {
        if (this.InvokeRequired)
        {
            Console.WriteLine("Call In Work Thread : " + str);
            this.Invoke(new Action
   
    (this.ShowProgress), str);
        }
        else
        {
            Console.WriteLine("Call In Message Loop : " + str);
            this.TextBox1.AppendText(str);
        }
    }
}
   

总结

通过以上优化，可以更好地理解和应用 Windows Form 的多线程开发原理。遵循各个原则可以有效避免界面卡顿，并确保 UI 更新的正确性。