利用VC# 创作简单的多线程组件

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　　可以编写能同时执行多个任务的应用程序。此能力（称为多线程处理或自由线程处理）是设计处理器密集型且要求用户输入的组件的强大方法。计算工资表信息的组件就是一个可能利用多线程处理的组件示例。该组件可以在一个线程上处理用户输入到数据库的数据，而在另一个线程上执行频繁使用处理器的工资表计算。通过在不同的线程上运行这些进程，用户不必等到计算机完成计算，就可以输入其他数据。在本演练中，将创建一个简单的多线程组件，该组件可以同时执行若干个复杂计算。

　　创建项目

　　应用程序将包括单个窗体和一个组件。用户将输入值并指示该组件开始计算。然后，窗体将接收来自该组件的值，将其显示在标签控件中。该组件将执行频繁使用处理器的计算，并在完成后通知窗体。您将在组件中创建公共变量，用以保存从用户界面收到的值。同时，您还将在组件中实现一些方法，根据这些变量的值执行计算。

　　注意 尽管对于计算值的方法来说，函数通常更为可取，但不能在线程之间传递参数，也不能返回值。有很多向线程提供值和从线程接收值的简单方法。在本演示中，将通过更新公共变量将值返回到用户界面，当线程执行完毕后，使用事件来通知主程序。

　　创建窗体

　　创建新的Windows 应用程序项目。

　　将应用程序命名为 Calculations，并将 Form1.cs 重命名为 frmCalculations.cs。

　　该窗体将用作应用程序的主用户界面。

　　双击设计器上的窗体以打开代码编辑器。在编辑菜单中，选择查找和替换，然后选择替换。使用全部替换将 Form1 替换为 frmCalculations。

　　在解决方案资源管理器中，右击frmCalculations.cs并选择视图设计器。设计器打开。

　　向窗体中添加 5 个 Label 控件、4 个 Button 控件和 1 个 TextBox 控件。

　　为这些控件设置属性，如下所示：

　　控件名称文本 Label1lblFactorial1（空白）Label2lblFactorial2 （空白） Label3lblAddTwo （空白）Label4lblRunLoops（空白）Label5lblTotalCalculations（空白）Button1btnFactorial1Factorial Button2 btnFactorial2Factorial - 1Button3 btnAddTwoAdd Two Button4btnRunLoopsRun a Loop Textbox1txtValue（空白）

　　创建 Calculator 组件

　　从项目菜单中选择添加组件。

　　将组件命名为 Calculator。

　　向 Calculator 组件添加公共变量

　　为 Calculator 打开代码编辑器。

　　添加创建公共变量的语句，这些变量用于将值从 frmCalculations 传递给每个线程。

　　变量 varTotalCalculations 将保留该组件执行的计算总数的累计值，而其他变量将接收来自窗体的值。

public int varAddTwo;public int varFact1;public int varFact2;public int varLoopValue;public double varTotalCalculations = 0;

　　向 Calculator 组件添加方法和事件

　　为事件声明委托，组件将使用这些事件向窗体传递值。

　　注意 尽管您将声明 4 个事件，但由于其中的两个事件将具有相同的签名，因此只需要创建 3 个委托。

　　紧接着上一步输入的变量声明的下方，键入下列代码：

// This delegate will be invoked with two of your events.public delegate void FactorialCompleteHandler(double Factorial, double TotalCalculations);public delegate void AddTwoCompleteHandler(int Result, double TotalCalculations);public delegate void LoopCompleteHandler(double TotalCalculations, int Counter);

　　声明组件将用来与应用程序进行通信的事件。为实现此目的，紧接着上一步输入的代码的下方，添加下列代码。

public event FactorialCompleteHandler FactorialComplete;public event FactorialCompleteHandler FactorialMinusOneComplete;public event AddTwoCompleteHandler AddTwoComplete;public event LoopCompleteHandler LoopComplete;

　　紧接着上一步键入的代码的下方，键入下列代码：

// This method will calculate the value of a number minus 1 factorial// (varFact2-1!).public void FactorialMinusOne(){double varTotalAsOfNow = 0;double varResult = 1;// Performs a factorial calculation on varFact2 - 1.for (int varX = 1; varX = varFact2 - 1; varX++){varResult *= varX;// Increments varTotalCalculations and keeps track of the current// total as of this instant.varTotalCalculations += 1;varTotalAsOfNow = varTotalCalculations;}// Signals that the method has completed, and communicates the// result and a value of total calculations performed up to this// point.FactorialMinusOneComplete(varResult, varTotalAsOfNow);}// This method will calculate the value of a number factorial.// (varFact1!)public void Factorial(){double varResult = 1;double varTotalAsOfNow = 0;for (int varX = 1; varX = varFact1; varX++){varResult *= varX;varTotalCalculations += 1;varTotalAsOfNow = varTotalCalculations;}FactorialComplete(varResult, varTotalAsOfNow);}// This method will add two to a number (varAddTwo+2).public void AddTwo(){double varTotalAsOfNow = 0;int varResult = varAddTwo + 2;varTotalCalculations += 1;varTotalAsOfNow = varTotalCalculations;AddTwoComplete(varResult, varTotalAsOfNow);}// This method will run a loop with a nested loop varLoopValue times.public void RunALoop(){int varX;double varTotalAsOfNow = 0;for (varX = 1; varX = varLoopValue; varX++){// This nested loop is added solely for the purpose of slowing down// the program and creating a processor-intensive application.for (int varY = 1; varY = 500; varY++){varTotalCalculations += 1;varTotalAsOfNow = varTotalCalculations;}}LoopComplete(varTotalAsOfNow, varLoopValue);}

　　将用户输入传输到组件

　　下一步是向 frmCalculations 添加代码，以接收用户输入，以及从 Calculator 组件接收值和向它传输值。

　　实现 frmCalculations 的前端功能

　　在代码编辑器中打开 frmCalculations。

　　找到 public class frmCalculations 语句。紧接着 { 的下方键入：

Calculator Calculator1;

　　找到构造函数。紧接着 } 之前，添加以下行：

// Creates a new instance of Calculator.Calculator1 = new Calculator();

　　在设计器中单击每个按钮，为每个控件的单击事件处理程序生成代码大纲，并添加代码以创建这些处理程序。

　　完成后，单击事件处理程序应该类似于以下形式：

private void btnFactorial1_Click(object sender, System.EventArgs e)// Passes the value typed in the txtValue to Calculator.varFact1.{Calculator1.varFact1 = int.Parse(txtValue.Text);// Disables the btnFactorial1 until this calculation is complete.btnFactorial1.Enabled = false;Calculator1.Factorial();}private void btnFactorial2_Click(object sender, System.EventArgs e){Calculator1.varFact2 = int.Parse(txtValue.Text);btnFactorial2.Enabled = false;Calculator1.FactorialMinusOne();}private void btnAddTwo_Click(object sender, System.EventArgs e){Calculator1.varAddTwo = int.Parse(txtValue.Text);btnAddTwo.Enabled = false;Calculator1.AddTwo();}private void btnRunLoops_Click(object sender, System.EventArgs e){Calculator1.varLoopValue = int.Parse(txtValue.Text);btnRunLoops.Enabled = false;// Lets the user know that a loop is runninglblRunLoops.Text = "Looping";Calculator1.RunALoop();}

　　在上一步添加的代码的下方，键入以下代码以处理窗体将从 Calculator1 接收的事件：

protected void FactorialHandler(double Value, double Calculations)// Displays the returned value in the appropriate label.{lblFactorial1.Text = Value.ToString();// Re-enables the button so it can be used again.btnFactorial1.Enabled = true;// Updates the label that displays the total calculations performedlblTotalCalculations.Text = "TotalCalculations are " +Calculations.ToString();}protected void FactorialMinusHandler(double Value, double Calculations){lblFactorial2.Text = Value.ToString();btnFactorial2.Enabled = true;lblTotalCalculations.Text = "TotalCalculations are " +Calculations.ToString();}protected void AddTwoHandler(int Value, double Calculations){lblAddTwo.Text = Value.ToString();btnAddTwo.Enabled = true;lblTotalCalculations.Text = "TotalCalculations are " +Calculations.ToString();}protected void LoopDoneHandler(double Calculations, int Count){btnRunLoops.Enabled = true;lblRunLoops.Text = Count.ToString();lblTotalCalculations.Text = "TotalCalculations are " +Calculations.ToString();}

　　在 frmCalculations 的构造函数中，紧挨在 } 之前添加下列代码，以处理窗体将从 Calculator1 接收的自定义事件：

Calculator1.FactorialComplete += newCalculator.FactorialCompleteHandler(this.FactorialHandler);Calculator1.FactorialMinusOneComplete += newCalculator.FactorialCompleteHandler(this.FactorialMinusHandler);Calculator1.AddTwoComplete += newCalculator.AddTwoCompleteHandler(this.AddTwoHandler);Calculator1.LoopComplete += newCalculator.LoopCompleteHandler(this.LoopDoneHandler);

　　测试应用程序

　　现在项目已经创建完毕，该项目将能够执行若干个复杂计算的组件与窗体结合在一起。尽管尚未实现多线程处理功能，但在继续之前应该对项目进行测试，以验证它的功能。

　　测试项目

　　从调试菜单中选择启动。

　　应用程序启动并显示 frmCalculations。

　　在文本框中键入 4，然后单击标记为添加两个的按钮。

　　在按钮下方的标签中应该显示数字6，在 lblTotalCalculations 中应该显示Total Calculations are 1。

　　现在单击标记为阶乘 - 1的按钮。

　　该按钮的下方应显示数字6，而 lblTotalCalculations 中现在应显示Total Calculations are 4。

　　将文本框中的值更改为 20，然后单击标记为阶乘的按钮。

　　该按钮的下方显示数字2.43290200817664E+18，而 lblTotalCalculations 中现在显示为Total Calculations are 24。

　　将文本框中的值更改为 50000，然后单击标记为运行循环的按钮。

　　注意，在此按钮重新启用前有一个短暂然而明显的间隔。此按钮下的标签应显示50000，而总的计算次数显示为25000024。

　　将文本框中的值更改为 5000000 并单击标记为运行循环的按钮，紧接着单击标记为添加两个的按钮。再次单击它。

　　直到循环已经完成，该按钮以及窗体上的任何控件才有响应。

　　如果程序只运行单个执行线程，则类似上述示例的频繁使用处理器的计算倾向于占用该程序，直到计算已经完成。在下一节中，您将向应用程序添加多线程处理功能，以便一次可以运行多个线程。

　　添加多线程处理功能

　　上面的示例演示了只运行单个执行线程的应用程序的限制。在下一节，您将使用 Thread 类对象向组件添加多个执行线程。

　　添加 Threads 子例程

　　在代码编辑器中打开 Calculator.cs。

　　在代码顶部附近，找到类声明，紧接着 { 的下方，键入下列代码：

// Declares the variables you will use to hold your thread objects.public System.Threading.Thread FactorialThread;public System.Threading.Thread FactorialMinusOneThread;public System.Threading.Thread AddTwoThread;public System.Threading.Thread LoopThread;

　　在代码底部紧接着类声明结尾之前，添加以下方法：

public void ChooseThreads(int threadNumber){// Determines which thread to start based on the value it receives.switch(threadNumber){case 1:// Sets the thread using the AddressOf the subroutine where// the thread will start.FactorialThread = new System.Threading.Thread(newSystem.Threading.ThreadStart(this.Factorial));// Starts the thread.FactorialThread.Start();break;case 2:FactorialMinusOneThread = newSystem.Threading.Thread(newSystem.Threading.ThreadStart(this.FactorialMinusOne));FactorialMinusOneThread.Start();break;case 3:AddTwoThread = new System.Threading.Thread(newSystem.Threading.ThreadStart(this.AddTwo));AddTwoThread.Start();break;case 4:LoopThread = new System.Threading.Thread(newSystem.Threading.ThreadStart(this.RunALoop));LoopThread.Start();break;}}

　　当实例化 Thread 对象时，它要求一个 ThreadStart 对象形式的参数。ThreadStart 对象是一个指向开始线程的方法的地址的委托。ThreadStart 对象不能接受参数或者传递值，因此只能表示 void 方法。刚才实现的 ChooseThreads 方法将从调用它的程序接收一个值，并使用该值来确定要启动的适当线程。

　　向 frmCalculations 添加适当的代码

　　在代码编辑器中打开 frmCalculations.cs 文件，然后找到 protected void btnFactorial1_Click。

　　注释掉直接调用 Calculator1.Factorial1 方法的行，如下所示：

// Calculator1.Factorial()

　　添加下列行，以调用 Calculator1.ChooseThreads 方法：

// Passes the value 1 to Calculator1, thus directing it to start the// correct thread.Calculator1.ChooseThreads(1);

　　对其他 button_click 子例程作类似的修改。

　　注意 一定要为 Threads 参数包含适当的值。

　　完成后，代码看起来应该类似以下形式：

protected void btnFactorial1_Click(object sender, System.EventArgs e)// Passes the value typed in the txtValue to Calculator.varFact1{Calculator1.varFact1 = int.Parse(txtValue.Text);// Disables the btnFactorial1 until this calculation is completebtnFactorial1.Enabled = false;// Calculator1.Factorial();Calculator1.ChooseThreads(1);}protected void btnFactorial2_Click(object sender, System.EventArgs e){Calculator1.varFact2 = int.Parse(txtValue.Text);btnFactorial2.Enabled = false;// Calculator1.FactorialMinusOne();Calculator1.ChooseThreads(2);}protected void btnAddTwo_Click(object sender, System.EventArgs e){Calculator1.varAddTwo = int.Parse(txtValue.Text);btnAddTwo.Enabled = false;// Calculator1.AddTwo();Calculator1.ChooseThreads(3);}protected void btnRunLoops_Click(object sender, System.EventArgs e){Calculator1.varLoopValue = int.Parse(txtValue.Text);btnRunLoops.Enabled = false;// Lets the user know that a loop is runninglblRunLoops.Text = "Looping";// Calculator1.RunALoop();Calculator1.ChooseThreads(4);}

　　封送处理对控件的调用

　　现在将加速窗体上的显示更新。鉴于控件总是由主执行线程所有，从属线程中对控件的任何调用都需要封送处理调用。封送处理是跨线程边界移动调用的行为，需要耗费大量的资源。为了使需要发生的封送处理量减到最少，并确保以线程安全方式处理调用，应使用 Control.BeginInvoke 方法来调用主执行线程上的方法，从而使必须发生的跨线程边界的封送处理量减到最少。当调用操作控件的方法时，这种调用非常必要。有关详细信息，请参见从线程操作控件。

　　创建控件调用过程

　　为 frmCalculations 打开代码编辑器。在声明部分，添加下列代码：

public delegate void FHandler(double Value, double Calculations);public delegate void A2Handler(int Value, double Calculations);public delegate void LDHandler(double Calculations, int Count);

　　Invoke 和 BeginInvoke 需要将适当方法的委托作为参数。这些代码行声明一些委托签名，这些签名将被 BeginInvoke 用于调用适当的方法。

　　在代码中添加下列空方法。

public void FactHandler(double Value, double Calculations){}public void Fact1Handler(double Value, double Calculations){}public void Add2Handler(int Value, double Calculations){}public void LDoneHandler(double Calculations, int Count){}

　　在编辑菜单中，使用剪切和粘贴，从 FactorialHandler 方法中剪切所有代码，并将其粘贴到 FactHandler 中。

　　对 FactorialMinusHandler 和 Fact1Handler、AddTwoHandler 和 Add2Handler 以及 LoopDoneHandler 和 LDoneHandler 重复上面的步骤。

　　完成后，在 FactorialHandler、Factorial1Handler、AddTwoHandler 和 LoopDoneHandler 中应该没有剩余代码，并且它们曾经包含的所有代码应该已经移动到适当的新方法中。

　　调用 BeginInvoke 方法以异步调用这些方法。可以从窗体 (this) 或者窗体上的任何控件调用 BeginInvoke。

　　完成后，代码看起来应该类似以下形式：

protected void FactorialHandler(double Value, double Calculations){// BeginInvoke causes asynchronous execution to begin at the address// specified by the delegate. Simply put, it transfers execution of// this method back to the main thread. Any parameters required by// the method contained at the delegate are wrapped in an object and// passed.this.BeginInvoke(new FHandler(FactHandler), new Object[]{Value, Calculations});}protected void FactorialMinusHandler(double Value, double Calculations){this.BeginInvoke(new FHandler(Fact1Handler), new Object []{Value, Calculations});}protected void AddTwoHandler(int Value, double Calculations){this.BeginInvoke(new A2Handler(Add2Handler), new Object[]{Value, Calculations});}protected void LoopDoneHandler(double Calculations, int Count){this.BeginInvoke(new LDHandler(LDoneHandler), new Object[]{Calculations, Count});}