wpf DispatcherFrame

最新推荐文章于 2022-10-22 14:50:07 发布

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本文详细探讨了WPF中Dispatcher对象和DispatcherFrame的使用，特别是在跨线程更新UI时的角色。通过示例代码展示了如何利用Dispatcher调度消息，以及DispatcherFrame在启动新消息循环中的作用。当在UI线程上执行密集循环时，如何利用DispatcherFrame避免界面卡顿并实现UI的适时更新。最后，文章提供了有效利用DispatcherFrame更新UI的解决方案。

对于 WPF 的线程模型，Dispatcher 对象相信各位大伙伴已经不陌生，尤其是跨线程更新UI的时候，都会用它来调度消息。与 Dispatcher 对象有关的，还有一个叫 DispatcherFrame 的东东，开发文档是这么说的：Represents an execution loop in the Dispatcher，这样描述肯定是让人看不明白的，老周也不明白。

那咋办呢？根据老周十几年来积累下来的一些不要脸的经验，遇到这些很是抽象的玩意儿，可以有两种途径去了解：1、看.net 源代码，看看它能干吗；2、自己写几行代码试一试，许多时候，一试便能明了。

常看老周的垃圾博客的朋友一定很了解老周，老周向来重视示例，所以，下面咱们用示例来慢慢寻找真相，千万不要急，急的人都是浮躁。

好，首先，我们在窗口中放一个矩形，一个按钮。

<Grid>
        <Grid.RowDefinitions>
            <RowDefinition />
            <RowDefinition Height="auto"/>
        </Grid.RowDefinitions>
        <Rectangle Height="350" Fill="Red" Name="rect" Width="0"/>
        <Button Grid.Row="1" Content="Click Me" Click="OnClick"/>
    </Grid>

当按钮被单击后，会引发事件，然后，我在事件处理代码中，不断地让矩形的宽度增加，即增加 Width 属性。

我们先来第一种情形，把代码放到一个Task上，并用 Dispatcher 来更新矩形宽度，这种做法很常用。

Task taskrun = new Task(() =>
            {
                double i = 0d;
                for (i = 0d; i < 800d; i++)
                {
                    Task.Delay(5).Wait();
                    Action act = () => rect.Width++;
                    Dispatcher.BeginInvoke(act, DispatcherPriority.Background);
                }
            });
            taskrun.Start();

因为 Task 会在另一个线程上干活，所以修改UI要借助 Dispatcher 大叔来调度消息。DispatcherPriority.Background表示更新宽度的代码在后台进行。其实你可以更为这样：

Dispatcher.BeginInvoke(act, DispatcherPriority.Render);

这样优先级更高，优先照顾UI呈现，可以尽可能地及时更新矩形的宽度。

于是，你能看到这样的效果。

好，下面我们做第二轮试验，刚才的代码中，for 循环是在一个Task中执行的，所以它不占用UI线程，只是在修改矩形宽度时才会与UI线程交互。这次我们把所有代码都在UI线程上执行。

Action invkAct = () =>
            {
                rect.Width++;
            };

            for (double i = 0d; i< 800d; i++)
            {
                Task.Delay(5).Wait();
                Dispatcher.BeginInvoke(invkAct, DispatcherPriority.Render);
            }

然后一运行，你就发现，卡住了。就算你把 DispatcherPriority 改为 Background 也一样卡住。因为for在UI线程上执行，UI更新的消息没有被及时处理（只有一条车道，塞车是肯定的），于是，更新矩形宽度的消息一直在消息队列中排队，只有等For 循环执行完了，才能更新矩形宽度，显然，这样不符合我们的预期了。

要么，你就像最前面的例子那样，把for循环写到Task上，以减轻UI线程的负担。如果你真的不想用新的线程去执行代码，而希望全在UI线程上执行，便真的要用上 DispatcherFrame 了。

DispatcherFrame 类有个很TMD重要的属性——Continue，为什么重要？先放着，待会儿回过头来再说。

要把一个 DispatcherFrame 插入到Dispatcher 中，就要调用 PushFrame 方法，这是个静态方法，Frame 会被插入到当前线程的 Dispatcher 对象中。在.net 源代码中，我发现 PushFrame 方法的实现代码，现贴出来，请各位与老周一同鉴赏。

public static void PushFrame(DispatcherFrame frame)
        {
            ……
 
            Dispatcher dispatcher = Dispatcher.CurrentDispatcher;
            ……
            // 下面这个方法才是实现代码
            dispatcher.PushFrameImpl(frame);
        }

public static void PushFrame(DispatcherFrame frame)
        {
            ……
 
            Dispatcher dispatcher = Dispatcher.CurrentDispatcher;
            ……
            // 下面这个方法才是实现代码
            dispatcher.PushFrameImpl(frame);
        }

private void PushFrameImpl(DispatcherFrame frame)
        {
            // 用来切换线程的上下文
            SynchronizationContext oldSyncContext = null;
            SynchronizationContext newSyncContext = null;
            // Windows 消息
            MSG msg = new MSG(); 
       
            //  _frameDepth 变量用来统计，代码执行前加1，代码执行后会减1
            _frameDepth++;
            try
            {
                // 临时更改线程上下文
                oldSyncContext = SynchronizationContext.Current;
                newSyncContext = new DispatcherSynchronizationContext(this);
                SynchronizationContext.SetSynchronizationContext(newSyncContext);
 
                // 注意，下面代码是重点，开启一个消息循环
                try
                {
                    // 循环条件正是 Continue 属性
                    while(frame.Continue)
                    {
                        if (!GetMessage(ref msg, IntPtr.Zero, 0, 0))
                            break;
 
                        TranslateAndDispatchMessage(ref msg);
                    }
 
                    // If this was the last frame to exit after a quit, we
                    // can now dispose the dispatcher.
                    if(_frameDepth == 1)
                    {
                        if(_hasShutdownStarted)
                        {
                            ShutdownImpl();
                        }
                    }
                }
                finally
                {
                    // 还原线程上下文                    SynchronizationContext.SetSynchronizationContext(oldSyncContext);
                }
            }
            finally
            {
                _frameDepth--;   // 注意这里减1
                if(_frameDepth == 0)
                {
                    // We have exited all frames.
                    _exitAllFrames = false;
                }
            }
        }

代码看起来很长，看不懂不要紧，重点看那个 while 循环。

while(frame.Continue)
       {
              if (!GetMessage(ref msg, IntPtr.Zero, 0, 0))
                  break;
 
               TranslateAndDispatchMessage(ref msg);
        }

现在，你明白 DispatcherFrame.Continue 属性的作用了吧。是的，如果它为真，那么这个循环会执行，GetMessage才会获取消息，并交由 TranslateAndDispatchMessage 函数进行处理。如果为假，那循环自然不会执行了。

由于 DispatcherFrame 会开启一个消息循环来提取未处理的消息，于是你一定想到了，在 for 的每一轮循环中向 Dispatcher 对象插入一个 DispatcherFrame 实例。但是，以下两种用法都无法及时更新UI。

方案A：无效。

  Dispatcher.PushFrame(new DispatcherFrame());
            for (double n = 0d; n < 800d; n++)
            {
                Task.Delay(5).Wait();
                rect.Width++;
            }

方案B：依然无效。

for (double n = 0d; n < 800d; n++)
            {
                Task.Delay(5).Wait();
                rect.Width++;
                ProcessMsgs();
            }
 
        private void ProcessMsgs()
        {
            DispatcherFrame frame = new DispatcherFrame();
            Dispatcher.PushFrame(frame);
            frame.Continue = false;
        }

以上两方案，一个是在循环之前开启一个新的循环，另一个则是在每一轮for循环中插入一个DispatcherFrame对象，并把Continue属性改为False，用以及时退出消息循环。

然而，想象很美好，实战很残酷。以上两个方案虽然让界面不卡了，但，矩形的宽度依旧不会实时更新。为什么会这样呢，根据老周的低见，应该是与优先级有关，毕竟 for 循环正在密集地执行，插入到消息队列的消息只能在厕所排长龙。

因为代码都在一个线程上执行，其实UI是做不到真正的实时更新的，但可以稍稍延迟更新，至少眼睛是看不出来的。

可以把代码改成这样：

private void ProcessMsgs()
        {
            DispatcherFrame frame = new DispatcherFrame();
            Action<object> cb = obj =>
            {
                DispatcherFrame f = obj as DispatcherFrame;
                f.Continue = false;
            };
            Dispatcher.BeginInvoke(cb, DispatcherPriority.Background, frame);
            Dispatcher.PushFrame(frame);
        }

之所以要在BeginInvoke的委托中修改 Continue 属性，最重要的是可以设置优先级，除了Background，还可以使用 ApplicationIdle、SystemIdle等值，但不能用 Render、Send 这些优先级较高的值，因为这样也会被主消息循环阻塞，只能使用空闲或后台优先级。

这样改了之后，就可以达到预期效果了。

这类似于WinForm 中的 DoEvents 方法，MSDN上有这个示例。

总结一下，DispatcherFrame 的用途就是激活一新的消息循环，并以 Continue 属性作为退出新消息循环的标志。