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C# 异步编程(GUI程序中的异步操作)

news 2025/8/9 6:52:38

GUI程序中的异步操作

尽管本章目前的所有代码均针对控制台应用程序，但实际上异步方法在GUI程序中尤为
有用。

原因是GUI程序在设计上就要求所有的显示变化都必须在主GUI线程中完成，如点击按钮、
展示标签、移动窗体等。Windows程序是通过消息来实现这一点的，消息被放入由消息泵管理的
消息队列中。

消息泵从队列中取出一条消息，并调用它的处理程序（handler）代码。当处理程序代码完成
时，消息泵获取下一条消息并循环这个过程。

由于这种架构，处理程序代码就必须短小精悍六这样才不至于挂起并阻碍其他GUI行为的
处理。如果某个消息的处理程序代码耗时过长，消息队列中的消息会产生积压，程序将失去响应，
因为在那个长时间运行的处理程序完成之前，无法处理任何消息。
图21-11展示了一个WPF程序中两个版本的窗体。窗体由状态标签及其下方的按钮组成。
开发者的目的是，程序用户会点击按钮，而按钮的处理程序代码会执行以下操作：

禁用按钮，这样在处理程序执行期间用户就不能再次点击了；
将标签文本改为Doings懨这样用户就会知道程序正在工作；
让程序休眠4秒钟一一一模拟某个工作；
将标签文本改为原始文本，并启用按钮。
图2-11中右侧的截屏展示了开发者希望在按钮按下的4秒之内窗体的样子。然而事实并非
如此。当开发者点击按钮后，什么都没有发生。而且如果在点击按钮后移动窗体，会发现它已经
冻结，不会移动一一一直到4秒之后，窗体才突然出现在新位置。

包含一个按钮和一个状态字符串的简单WPF程序

要使用Visual Studio重新创建这个名为MessagePump的WPF程序，步骤如下。
(1)选择File—New—Project菜单项，弹出NewProject窗口。
（2）在窗口左侧的面板内，展开lnstalled Templates（如果没有展开的话）。
（3）在C#类别中点击Windows条目，将在中间面板中弹出已安装的Windows Classic Desktop
程序模板。
（4)点击WPFApp（.NET框架），在窗口下方的Name文本框中输人MessagePumpo在其下方
选择一个位置，并点击OK按钮。
（5）将中的标记修改为下面的代码，在窗体中创建状态标签和按钮。

<Window x:Class="MessagePump.MainWindow" xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"  xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"  Title="Pump" Height="120" Width="200" > <StackPanel> <Label Name="lblStatus" Margin="10,5,10,0">Not Doing Anything</Label> <Button Name="btnDoStuff" Content="Do Stuff" HorizontalAlignment="Left" Margin="10,5" Padding="5,2" Click="btnDoStuff_Click"/> </StackPanel> 
</Window>

（6)将代码隐藏文件MainWindow.xaml.cs修改为如下所示的c#代码。

using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
using System.Windows;
namespace MessagePump
{public partical class MainWindow : Window{public MainWindow(){InitializeComponent();}private void btnDoStuff_Click(object sender, RotedEventArgs e){btnDoStuff.IsEnabled = false;lblStatus.Content = "Doing Stuff";Thread.Sleep(4000);lblStatus.Content = "Not Doing Anything";btnDoStuff_Click.IsEnabled = true;}}
}

运行程序，你会发现其行为与之前的描述完全一致，即按钮没有禁用，状态标签也没有改变，
如果你移动窗体，4秒后它才会移动。
这个奇怪行为的原因其实非简单。图21-12展示了这种情形。点击按钮时，按钮的Click
消息放入消息队列。消息泵从队列中移除该消息并开始处理点击按钮的处理程序代码，即
btnDostuff_Click方法。btnDoStuff_Click处理程序将我们希望触发的行为的消息放人队列，如
右边的图所示。但在处理程序本身退出（即休眠4秒并退出）之前，这些消息都无法执行。然后
所有的行为都发生了，但速度太快，肉眼根本看不见。

消息泵分发消息队列中的消息。在按钮消息处理程序执行的时候，其他行
为的消息压入队列，但在其完成之前都无法执行
。

private async void btnDoStuff_Click(object sender,RoutedEventArgs e)
{btnDoStuff_Click.IsEnabled = false;lblStatus.Content = "Doint Stuff";await Task.Delay(4000);lblStatus.Content = "Not Doing Anything";btnDoStuff_Click.IsEnabled = true;
}

Task.Yield
Task.Yield方法创建一个立即返回的awaitable。等待一个Yield可以让异步方法在执行后
续部分的同时返回到调用方法。可以将其理解成离开当前的消息队列，回到队列末尾，让处理器
有时间处理其他任务。
下面的示例代码展示了一个异步方法，程序每执行某个循环1000次就移交一次控制权。每
次执行方法，线程中的其他任务就得以执行。

static class DoStuff
{public static async Task<int> FindSeriersSum(int i1){int sum = 0;for (int i = 0; i < i1; i++){sum += i;if (i % 1000 == 0)await Task.Yield();}return sum;}
}class Program
{static void Main(){Task<int> value = DoStuff.FindSeriersSum(1_000_000);CountBig(100_000); CountBig(100_000);CountBig(100_000); CountBig(100_000);Console.WriteLine($"Sum:{value.Result}");}private static void CountBig(int p){for (int i = 0; i < p; i++);}
}