如何在多线程中调用winform窗体控件

由于 Windows 窗体控件本质上不是线程安全的。因此如果有两个或多个线程适度操作某一控件的状态(set value)，则可能会迫使该控件进入一种不一致的状态。还可能出现其他与线程相关的 bug，包括争用和死锁的情况。于是在调试器中运行应用程序时，如果创建某控件的线程之外的其他线程试图调用该控件，则调试器会引发一个 InvalidOperationException

本文用一个很简单的示例来讲解这个问题(在窗体上放一个TextBox和一个Button,点击Button后，在新建的线程中设置TextBox的值)

解决办法一: 关闭该异常检测的方式来避免异常的出现

经过测试发现此种方法虽然避免了异常的抛出，但是并不能保证程序运行结果的正确性 (比如多个线程同时设置TextBox1的Text时，很难预计最终TextBox1的Text是什么)

1using System;
2using System.Collections.Generic;
3using System.ComponentModel;
4using System.Data;
5using System.Drawing;
6using System.Text;
7using System.Windows.Forms;
8using System.Threading;
9
10namespace winformTest
11{
12    public partial class Form1 : Form
13    {
14        public Form1()
15        {
16           
InitializeComponent();
17           
Control.CheckForIllegalCrossThreadCalls = false;//这一行是关键      
18        }
19        
20
21        private void button1_Click(object
sender, EventArgs e)
22        {
23           
SetTextBoxValue();
24        }
25
26        void SetTextBoxValue()
27        {
28           
TextBoxSetValue tbsv = new TextBoxSetValue(this.textBox1, "Method1");
29           
ThreadStart TS = new ThreadStart(tbsv.SetText);
30            Thread T =
new Thread(TS);
31            T.Start();
32        }
33
34
35        class TextBoxSetValue
36        {
37            private
TextBox _TextBox ;
38            private
string _Value;
39
40            public
TextBoxSetValue(TextBox TxtBox, String Value) 
41            {
42               
_TextBox = TxtBox;
43               
_Value = Value;
44            }
45
46            public
void SetText() 
47            {
48               
_TextBox.Text = _Value;
49            }
50        }
51    }
52}
解决办法二:通过委托安全调用
1using System;
2using System.Collections.Generic;
3using System.ComponentModel;
4using System.Data;
5using System.Drawing;
6using System.Text;
7using System.Windows.Forms;
8
9namespace winformTest
10{
11    public partial class Form2 : Form
12    {
13        public Form2()
14        {
15            InitializeComponent();
16        }
17 
18
19        private void button1_Click(object
sender, EventArgs e)
20        {
21           
SetTextBoxValue();
22       
}        
23
24       
25        private delegate void
CallSetTextValue();
26        //通过委托调用
27        void SetTextBoxValue() 
28        {
29           
TextBoxSetValue tbsv = new TextBoxSetValue(this.textBox1, "Method2");
30            if
(tbsv.TextBox.InvokeRequired)
31            {
32               
CallSetTextValue call = new CallSetTextValue(tbsv.SetText);
33               
tbsv.TextBox.Invoke(call);               
34            }
35            else
36            {
37               
tbsv.SetText();
38            }
39        }
40
41
42        class TextBoxSetValue
43        {
44            private
TextBox _TextBox;
45            private
string _Value;
46
47            public
TextBoxSetValue(TextBox TxtBox, String Value)
48            {
49               
_TextBox = TxtBox;
50               
_Value = Value;
51            }
52
53            public void
SetText()
54            {
55               
_TextBox.Text = _Value;
56            }
57
58
59            public
TextBox TextBox {
60               
set { _TextBox = value; }
61               
get { return _TextBox; }
62           
}           
63        }
64    }
65}

第三解决办法:利用BackgroundWorker控件
1using System;
2using System.Collections.Generic;
3using System.ComponentModel;
4using System.Data;
5using System.Drawing;
6using System.Text;
7using System.Windows.Forms;
8using System.Threading;
9
10namespace winformTest
11{
12    public partial class Form3 : Form
13    {
14        public Form3()
15        {
16           
InitializeComponent();
17        }
18
19        private void button1_Click(object
sender, EventArgs e)
20        { 
21            using
(BackgroundWorker bw = new BackgroundWorker())
22            {
23               
bw.RunWorkerCompleted += SetTextBoxValue;
24               
bw.RunWorkerAsync();
25            }
26        } 
27        
28        void SetTextBoxValue(object
sender, RunWorkerCompletedEventArgs e) 
29        {
30           
TextBoxSetValue tbsv = new TextBoxSetValue(this.textBox1, "Method3");
31           
tbsv.SetText();
32        }
33
34
35        class TextBoxSetValue
36        {
37            private
TextBox _TextBox;
38            private
string _Value;
39
40            public
TextBoxSetValue(TextBox TxtBox, String Value)
41            {
42               
_TextBox = TxtBox;
43               
_Value = Value;
44            }
45
46            public
void SetText()
47            {
48               
_TextBox.Text = _Value;
49            }
50        }
51
52    }
53}

用户不喜欢反应慢的程序。在执行耗时较长的操作时，使用多线程是明智之举，它可以提高程序 UI 的响应速度，使得一切运行显得更为快速。在 Windows 中进行多线程编程曾经是 C++ 开发人员的专属特权，但是现在，可以使用所有兼容 Microsoft .NET 的语言来编写。

不过Windows 窗体体系结构对线程使用制定了严格的规则。如果只是编写单线程应用程序，则没必要知道这些规则，这是因为单线程的代码不可能违反这些规则。然而，一旦采用多线程，就需要理解 Windows 窗体中最重要的一条线程规则：除了极少数的例外情况，否则都不要在它的创建线程以外的线程中使用控件的任何成员。本规则的例外情况有文档说明，但这样的情况非常少。这适用于其类派生自 System.Windows.Forms.Control 的任何对象，其中几乎包括 UI 中的所有元素。所有的 UI 元素（包括表单本身）都是从 Control 类派生的对象。此外，这条规则的结果是一个被包含的控件（如，包含在一个表单中的按钮）必须与包含它控件位处于同一个线程中。也就是说，一个窗口中的所有控件属于同一个 UI 线程。实际中，大部分 Windows 窗体应用程序最终都只有一个线程，所有 UI 活动都发生在这个线程上。这个线程通常称为 UI 线程。这意味着您不能调用用户界面中任意控件上的任何方法，除非在该方法的文档说明中指出可以调用。该规则的例外情况（总有文档记录）非常少而且它们之间关系也不大。请注意，以下代码是非法的：

private Thread myThread;

private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)

{

myThread
= new Thread(new ThreadStart(RunsOnWorkerThread));

myThread.Start();

}

private void RunsOnWorkerThread()

{

label1.Text
= "myThread线程调用UI控件";

}

如果您在 .NET
Framework 1.0 版本中尝试运行这段代码，也许会侥幸运行成功，或者初看起来是如此。这就是多线程错误中的主要问题，即它们并不会立即显现出来。甚至当出现了一些错误时，在第一次演示程序之前一切看起来也都很正常。但不要搞错 — 我刚才显示的这段代码明显违反了规则，并且可以预见，任何抱希望于“试运行时良好，应该就没有问题”的人在即将到来的调试期是会付出沉重代价的。

下面我们来看看有哪些方法可以解决这一问题。

一、System.Windows.Forms.MethodInvoker 类型是一个系统定义的委托，用于调用不带参数的方法。

private Thread myThread;

private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)

{

myThread
= new Thread(new ThreadStart(RunsOnWorkerThread));

myThread.Start();

}

private void RunsOnWorkerThread()

{

MethodInvoker mi
= new MethodInvoker(SetControlsProp);

BeginInvoke(mi);

}

private void SetControlsProp()

{

label1.Text
= "myThread线程调用UI控件";

}

二、直接用System.EventHandle（可带参数）

private Thread myThread;

private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)

{

myThread
= new Thread(new ThreadStart(RunsOnWorkerThread));

myThread.Start();

}

private void RunsOnWorkerThread()

{

//DoSomethingSlow();

string pList
= "myThread线程调用UI控件";

label1.BeginInvoke(new System.EventHandler(UpdateUI),
pList);

}

//直接用System.EventHandler,没有必要自定义委托

private void UpdateUI(object o,
System.EventArgs e)

{

//UI线程设置label1属性

label1.Text
= o.ToString() + "成功!";

}

三、包装 Control.Invoke

虽然第二个方法中的代码解决了这个问题，但它相当繁琐。如果辅助线程希望在结束时提供更多的反馈信息，而不是简单地给出“Finished!”消息，则 BeginInvoke过于复杂的使用方法会令人生畏。为了传达其他消息，例如“正在处理”、“一切顺利”等等，需要设法向 UpdateUI 函数传递一个参数。可能还需要添加一个进度栏以提高反馈能力。这么多次调用 BeginInvoke 可能导致辅助线程受该代码支配。这样不仅会造成不便，而且考虑到辅助线程与 UI 的协调性，这样设计也不好。对这些进行分析之后，我们认为包装函数可以解决这两个问题。

private Thread myThread;

private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)

{

myThread
= new Thread(new ThreadStart(RunsOnWorkerThread));

myThread.Start();

}

private void RunsOnWorkerThread()

{

////DoSomethingSlow();

for (int i
= 0; i < 100; i++)

{

ShowProgress( Convert.ToString(i)+"%",
i);

Thread.Sleep(100);

}

}

public void ShowProgress(string msg, int percentDone)

{

//
Wrap the parameters in some EventArgs-derived custom class:

System.EventArgs e
= new MyProgressEvents(msg, percentDone);

object[]
pList = { this, e };

BeginInvoke(new MyProgressEventsHandler(UpdateUI),
pList);

}

private delegate void MyProgressEventsHandler(object sender, MyProgressEvents e);

private void UpdateUI(object sender, MyProgressEvents e)

{

lblStatus.Text
= e.Msg;

myProgressControl.Value
= e.PercentDone;

}

public class MyProgressEvents : EventArgs

{

public string Msg;

public int PercentDone;

public MyProgressEvents(string msg, int per)

{

Msg
= msg;

PercentDone
= per;

}

}

ShowProgress 方法对将调用引向正确线程的工作进行封装。这意味着辅助线程代码不再担心需要过多关注 UI 细节，而只要定期调用 ShowProgress 即可。

如果我提供一个设计为可从任何线程调用的公共方法，则完全有可能某人会从 UI 线程调用这个方法。在这种情况下，没必要调用 BeginInvoke，因为我已经处于正确的线程中。调用 Invoke 完全是浪费时间和资源，不如直接调用适当的方法。为了避免这种情况，Control 类将公开一个称为 InvokeRequired 的属性。这是“只限 UI 线程”规则的另一个例外。它可从任何线程读取，如果调用线程是 UI 线程，则返回假，其他线程则返回真。这意味着我可以按以下方式修改包装：

public void ShowProgress(string msg, int percentDone)

{

if (InvokeRequired)

{

//
As before

//...

}

else

{

//
We're already on the UI thread just

//
call straight through.

UpdateUI(this, new MyProgressEvents(msg,PercentDone));

}

}

线程打开窗体的问题:

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Text;
using System.Windows.Forms;

namespace WindowsApplication36
{
    public partial class Form1 : Form
    {
        public Form1()
        {
           
InitializeComponent();
        }

private void Form1_Load(object sender,
EventArgs e)
        {

}

private void button1_Click(object sender,
EventArgs e)
        {
            new System.Threading.Thread(new System.Threading.ThreadStart(invokeShow)).Start();
        }
        public void invokeShow()
        {
             Form
f1 = new Form();
             this.Invoke(new System.EventHandler(this.showForm), new object[]
{ f1, null });
        }
        public void showForm(object sender,EventArgs
e)
        {
            Form
f1 = sender as Form;
           
f1.ShowDialog();
        }
    }
}