前言

在 WinForm 應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)中，多線程技術(shù)常常被用于提升程序的性能和響應(yīng)速度。

當(dāng)我們嘗試在多線程環(huán)境下訪問(wèn)和更新 WinForm 控件時(shí)，卻往往會(huì)遭遇各種棘手的問(wèn)題。

比如，你興高采烈地寫(xiě)好了一段代碼，想要在子線程中更新 UI 控件的文本，滿心期待著程序能如你所愿地運(yùn)行，結(jié)果卻彈出一個(gè) "跨線程操作無(wú)效：從不是創(chuàng)建控件的線程訪問(wèn)它" 的異常，瞬間讓你懵圈。

就像下面這段簡(jiǎn)單的代碼示例：

運(yùn)行這段代碼，你會(huì)發(fā)現(xiàn)程序無(wú)情地拋出了跨線程操作異常。這就好比你想去鄰居家隨意擺弄人家的東西，鄰居肯定不樂(lè)意，因?yàn)檫@東西是人家 "創(chuàng)建" 的，你得按規(guī)矩來(lái)。

那么，在 WinForm 中，多線程訪問(wèn)控件到底有哪些正確的打開(kāi)方式呢？別著急，接下來(lái)我們就一起深入探討。

多線程訪問(wèn) WinForm 控件問(wèn)題剖析

當(dāng)你運(yùn)行這個(gè)程序，點(diǎn)擊"Start Thread"按鈕后，程序會(huì)在兩秒后拋出"跨線程操作無(wú)效：從不是創(chuàng)建控件的線程訪問(wèn)它" 的異常。這清晰地表明，直接在子線程中訪問(wèn)和修改WinForm 控件是不被允許的，我們必須尋找正確的方法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

多線程訪問(wèn) WinForm 控件的方法

使用 Control.Invoke 或 Control.BeginInvoke

1、原理介紹

在 WinForm 中，每個(gè)控件都繼承自 Control 類，Control 類提供了 Invoke 和 BeginInvoke 方法。Invoke 方法允許我們將一個(gè)委托封送到創(chuàng)建控件的線程上執(zhí)行，這意味著我們可以在這個(gè)委托中安全地更新 UI 控件。它是同步執(zhí)行的，也就是說(shuō)調(diào)用 Invoke 方法的線程會(huì)等待委托在 UI 線程上執(zhí)行完畢才會(huì)繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)代碼。而 BeginInvoke 方法則是異步執(zhí)行的，它會(huì)立即返回，調(diào)用線程不會(huì)等待委托在 UI 線程上執(zhí)行，適合那些不需要等待 UI 更新完成就可以繼續(xù)執(zhí)行其他任務(wù)的場(chǎng)景。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，Invoke 就像是你點(diǎn)了外賣(mài)后一直等外賣(mài)送到才做其他事，BeginInvoke 則是點(diǎn)了外賣(mài)后不等它送來(lái)就去做別的事了。

代碼示例

在這段代碼中，btnStart_Click 方法被標(biāo)記為 async，使用 Task.Run 啟動(dòng)了一個(gè)后臺(tái)任務(wù)，在任務(wù)完成后（通過(guò) await 關(guān)鍵字等待），會(huì)自動(dòng)在 UI 線程上執(zhí)行 UpdateUI 方法來(lái)更新 UI 控件。

3、優(yōu)缺點(diǎn)分析：優(yōu)點(diǎn)是代碼簡(jiǎn)潔、清晰，易于維護(hù)，非常符合現(xiàn)代異步編程模式，大大提高了開(kāi)發(fā)效率和代碼的可讀性。

缺點(diǎn)是這種方法要求開(kāi)發(fā)環(huán)境在.NET 4.0 及以上，如果項(xiàng)目需要兼容更低版本的.NET 框架，就無(wú)法使用這種方式。

就像你有一輛很先進(jìn)的汽車(chē)，但它需要特定的高級(jí)燃料才能運(yùn)行，如果沒(méi)有這種燃料，車(chē)就跑不起來(lái)。

實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景與案例

數(shù)據(jù)加載與 UI 更新

假設(shè)我們正在開(kāi)發(fā)一個(gè)圖書(shū)管理系統(tǒng)，在系統(tǒng)的主界面上，需要從數(shù)據(jù)庫(kù)中加載大量的圖書(shū)信息，并展示在 DataGridView 控件中。如果直接在 UI 線程中進(jìn)行數(shù)據(jù)加載，當(dāng)數(shù)據(jù)量較大時(shí)，UI 會(huì)出現(xiàn)卡頓現(xiàn)象，用戶體驗(yàn)極差。這時(shí)候就可以利用多線程來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

在這個(gè)示例中，點(diǎn)擊"Load Books"按鈕后，會(huì)啟動(dòng)一個(gè)后臺(tái)任務(wù)去從數(shù)據(jù)庫(kù)加載圖書(shū)數(shù)據(jù)。

在加載過(guò)程中，UI 線程可以繼續(xù)響應(yīng)用戶的其他操作，比如點(diǎn)擊其他按鈕等。當(dāng)數(shù)據(jù)加載完成后，通過(guò) Invoke 方法回到 UI 線程，將數(shù)據(jù)綁定到 DataGridView 控件上，從而實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)加載與 UI 更新的分離，提高了程序的響應(yīng)速度和用戶體驗(yàn) 。

實(shí)時(shí)監(jiān)控與狀態(tài)更新

再比如我們開(kāi)發(fā)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控程序，需要實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)，并在 WinForm 界面上顯示當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)（如連接正常、連接異常等）。

為了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，我們可以使用多線程不斷地去檢查網(wǎng)絡(luò)連接情況，并及時(shí)更新 UI 上顯示的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。

在這個(gè)例子中，點(diǎn)擊 "Start Monitoring" 按鈕后，會(huì)啟動(dòng)一個(gè)異步任務(wù)來(lái)持續(xù)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。

在任務(wù)中，通過(guò) SynchronizationContext 的 Post 方法將更新網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的操作調(diào)度到 UI 線程執(zhí)行，這樣就能實(shí)時(shí)地在 UI 上顯示網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)。

當(dāng)點(diǎn)擊 "Stop Monitoring" 按鈕時(shí)，會(huì)取消監(jiān)控任務(wù)，停止網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的檢查和 UI 更新。通過(guò)這個(gè)案例，我們可以看到多線程在實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)中的重要作用，以及如何安全地在多線程環(huán)境下更新 WinForm 控件來(lái)展示監(jiān)控狀態(tài) 。