Silverlight的多线程能力(上)

发布时间: 2011/3/9 16:05:10

对于多线程其实一直以来都存在很多误区:比如多任务与多线程就很容易被混为一谈,而多线程也常被理所应当的认为是并行等等。而事实却是:多任务 ≠多线程、单任务≠单线程、多线程不一定并行,多线程与性能不成线性关系等等,其中道理在这里不再详述。笔者认为Silverlight多线程主要作用不 是在于提高性能,而是在于用户体验,其根本目的是解决用户体验中的响应速度,减少单线程带来的阻塞问题。用一个贴切的例子来形容单线程和多线程的区别:单 线程就好像只有一个服务窗口卖票的车站,人们排队买票时都是单线程处理的,而且不能抢夺位置,这样只要前方有一个人出现长时间等待,后面的人都不能被响 应,这就出现了单线程阻塞;而多线程就好像有多个服务窗口去卖票,这样车票买卖和等待的情况就会好很多(当然这个例子如果换成公共厕所,对于用户体验就显 得更为重要了)。

这次我们就要来看看Silverlight的多线程能力,其实Silverlight的多线程体现在两大方面:

第一方面是将UI线程与后台工作线程的分离,使得UI线程可以更好地响应用户操作,而后台线程处理完后,允许通过异步的方式将处理结果推回前台进行 展示。笔者认为这是多线程在Silverlight中最主要的作用(很多传统Web应用开发者在刚开始接触Silverlight时很不适应这种前后台线 程的异步操作)。

第二方面是对后台作业的多线程支持,比如当需要在客户端后台并行运算时,你可以通过发起多个线程来完成这些运算。在上期《Silverlight CoreCLR结构浅析》中,我已经给大家介绍了Silverlight的基础类库,其中就包括多线程的相关类集。

UI线程是Silverlight与用户交互的线程,在Silverlight中UI线程是单一的,其中装入的是UI控件类及用于数据绑定的 View Model类(什么是View Model?就是只为View层服务的实体,如果要展开说会很长,就此打住!),而在后台线程中是不能直接访问这些UI线程中的数据与控件对象的属性。但 大家不用担心,Silverlight和WPF的线程模型都使用了类似于Java Swing中EDT(Event Dispatch Thread)这种安全的事件分发线程模型来解决UI线程与其他后台线程的数据互访问题。在Silverlight(WPF)的控件类库 System.Windows下所有类都继承了DependencyObject基类,DependencyObject类不仅提供了 Silverlight(WPF)最基础的依赖性属性服务(什么是依赖性属性?简单的说就是对象属性值依赖于其他计算值的方式,这种方式为数据绑定、动 画、重用样式都提供了可行性,这里不再展开),同时也开启了UI线程与后台线程的数据互访通道,在DependencyObject中有一个非常重要的属 性——Dispatcher,后台线程可以通过调用发起者(一般都是UI控件)的Dispatcher来实现互操作,后台线程可以通过下面的方式来直接操 作UI线程中的对象:

_UISender.Dispatcher.BeginInvoke(() => 
{
//这里可以访问UI线程中的对象,因为这个委托本身就在UI线程中执行
}

上面的()=>是Lamda表达式中对于无入参的委托方法的简写形式,如果有传入参数可以在括号中列明,当然你也可以使用Action各种重载到其他地方实现委托过程。

如果要实现UI线程创建并访问后台线程就更加简单,Silverlight提供了多种创建后台线程的方式:

  • 基于普通的System.Threading.Thread类创建后台线程
  • Thread类是最基础的多线程类,它可以创建一个独立运行的线程,比如:

    Threadthread = newThread(obj.functionName); 
    thread.IsBackground = true;
    thread.Start();

    但Thread对于线程的监控、销毁、回调都比较复杂,因此笔者往往使用Thread来完成一些简单的且不需要回调的任务。

  • 基于System.Threading.DispatchTimer类创建后台定时器线程
  • DispatchTimer类是Silverlight(WPF)里才出现的后台线程定时器,相较于原有 System.Threading.Timer差别在于DispatchTimer是真正的在后台线程内独立执行,而Timer仍然在UI线程中执行,只 是定时获得UI线程控制权而已。DispatchTimer只适合于定时执行的任务,你可以根据需要来设置等待时歇,其创建方式如下:

    DispatcherTimer dt = newDispatcherTimer(); 
    dt.Interval = newTimeSpan(0, 0, 0, 0, 10);
    dt.Tick += newEventHandler(dt_Tick);
    dt.Start();
    void dt_Tick(object sender, EventArgs e)
    {
    //超过等待时歇时发生
    //这里可以访问UI线程中的对象
    //如果要结束定时器可以调用dt.Stop();
    }

    DispatcherTimer其实也是除StoryBoard外可以实现动画的重要组件,当然要慎用DispatcherTimer来构建过多后台线程,否则会使CPU调度开销增加反而影响效率!(调度开销将在下部分讲解)

  • 基于System.ComponentModel.BackgroundWorker类轻松创建后台线程
  • 微软WinForm架构中就引入了BackgroundWorker类,这个类内建了许多线程包装方法,从而大大简化线程交互的编码过程。在Silverlight(WPF)中也可以通过BackgroundWorker类来轻松创建后台线程,其创建方式如下:

    BackgroundWorker bw = newBackgroundWorker(); 
    bw.DoWork += newDoWorkEventHandler((object, doworkeventarg) =>obj.function());
    bw.RunWorkerCompleted += newRunWorkerCompletedEventHandler(bw_RunWorkerCompleted);
    if(!bw.IsBusy) bw.RunWorkerAsync();
    void bw_RunWorkerCompleted(object sender, RunWorkerCompletedEventArgs e)
    {
    //任务完成时回调事件
    }

    BackgroundWorker也可以通过ReportProgress(intpercentProgress)方法来向其他线程报告其进度完成情况,当然这只适合于可量化进度的后台工作线程,其实现如下:

    //后台线程obj.function()中 

    obj.ReportProgress(i);

    //在UI线程中定义报告时间委托
    bw.ProgressChanged += newProgressChangedEventHandler(bw_ProgressChanged);
    void bw_ProgressChanged(object sender, ProgressChangedEventArgs e)
    {
    //显示进度的相关处理方法
    }
  • 基于System.Threading.ThreadPool静态类创建后台线程
  • 在所有多线程解决方案中,ThreadPool线程池是笔者最常用的技术。其优点在于易于控制并且减少开销,在线程池中的线程不会由于完成 一个任务就消亡,而是会继续执行其他的任务,大大减少了线程的创建与销毁开销。ThreadPool中的QueueUserWorkItem方法可以将任 何处理函数排入后台线程队列中执行,其创建方式也非常简单:

    obj.OnEvent += (object, eventarg) => Dispatcher.BeginInvoke(UI_OnEvent); 
    ThreadPool.QueueUserWorkItem(state =>obj.function(), stat);
    voidUI_OnEvent()
    {
    //后台线程事件发生时的回调事件
    }

    在后台线程对象obj中你可以随意定义回调事件,并通过Dispatcher.BeginInvoke的方法来通知UI线程的委托。这样的 方式比较简单而且实用。当然ThreadPool类还提供了RegisterWaitForSingleObject方法来实现Timer定时器的功能, 可以说ThreadPool是在企业应用中比较常用的多线程实现类。

至此,就给大家介绍了Silverlight常用多线程实现方式,但笔者还要强调的是:Silverlight的多线程是为了提升用户体验。其实 Silverlight开发围绕的关键是用户体验,用户体验在现代商业应用开发中的地位非常的重要。本主题的下半部分,笔者将通过一个实例来为大家讲述 Silverlight的多线程性能,以及与其他Web开发技术的性能对比。

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