WPF 應用程序的開始兩個線程介紹
開始著手寫這個WPF系列,這里的一站式,就是力爭在每一個點上能把它講透,當然,做不到那么盡善盡美,如果有不對的地方也歡迎朋友們指正,我會逐步補充,爭取把這個系列寫好。
通常,WPF 應用程序從兩個線程開始:一個用于處理呈現,一個用于管理 UI。呈現線程有效地隱藏在后臺運行,而 UI 線程則接收輸入、處理事件、繪制屏幕以及運行應用程序代碼。
UI 線程對一個名為 Dispatcher 的對象內的工作項進行排隊。 Dispatcher 基于優(yōu)先級選擇工作項,并運行每一個工作項,直到完成。每個 UI 線程都必須至少有一個 Dispatcher,并且每個 Dispatcher 都只能在一個線程中執(zhí)行工作項。
這兩段是MSDN上關于WPF線程模型的描述。主要介紹了兩個概念:一,WPF中線程一分為二,一個用于呈現(Render),一個用于管理UI;二,在UI線程中,使用了一個名為Dispatcher的類幫助UI線程處理任務。
那么這個線程模型和Dispatcher到底是怎樣的呢,它又有什么特點,有什么優(yōu)缺點呢?在正式分析線程模型和Dispatcher之前,我先找一個插入點,希望這個插入點能為朋友們所理解。
作為一個PresentaTIon的基架,WPF的使命就是要編寫圖形化的操作界面。而在Windows操作系統上,圖形化界面是建立在消息機制這個基礎上的,那么創(chuàng)建一個窗口,要經歷哪些步驟呢?
1. 創(chuàng)建窗口類。 WNDCLASSEX wcex; RegisterClassEx(&wcex);
2. 創(chuàng)建窗口。CreateWindow(…); ShowWindow(…); UpdateWindow(…);
3. 建立消息泵。
while (GetMessage(&msg, NULL, 0, 0))
{
TranslateMessage(&msg);
DispatchMessage(&msg);
}
打個比方,我們在一個自動化的廠房里生產設備?;谡?guī),我們會首先定義好該設備的模板,這就是創(chuàng)建窗口類,這里”類”更多表示類別的意思。模板定義完畢,我們可以正式生產設備了,這就是創(chuàng)建窗口,這個CreateWindow的時候會通過字符串來匹配到我們定義的模板(窗口類)。創(chuàng)建成功后,我們要讓設備動起來,就要像人一樣,體內一定要有類似于血液的流傳機制,把命令傳達到設備的各個部分,這就是消息泵,這個泵就像我們的心臟一樣,源源不斷的通過GetMessage并Dispatch來分發(fā)血液(消息)。既然我們通過消息來對設備下達指令,那么就要有消息隊列來存儲消息,在Windows中,線程為基本的調度單位,這個消息隊列就在線程上,當循環(huán)使用GetMessage時,就是在當前線程的消息隊列中任勞任怨的取出消息,然后分發(fā)到對應的窗口中去。
那么具體到WPF,它又是一個怎么樣的情況,如何和老的技術兼容,又有什么新的突破呢?
WPF引入了Dispatcher的概念,這個Dispatcher的主要功能類似于Win32中的消息隊列,在它的內部函數,仍然調用了傳統的創(chuàng)建窗口類,創(chuàng)建窗口,建立消息泵等操作。Dispatcher本身是一個單例模式,構造函數私有,暴露了一個靜態(tài)的CurrentDispatcher方法用于獲得當前線程的Dispatcher。對于線程來說,它對Dispatcher是一無所知的,Dispatcher內部維護了一個靜態(tài)的List _dispatchers, 每當使用CurrentDispatcher方法時,它會在這個_dispatchers中遍歷,如果沒有找到,則創(chuàng)建一個新的Dispatcher對象,加入到_dispatchers中去。Dispatcher內部維護了一個Thread的屬性,創(chuàng)建Dispatcher時會把當前線程賦值給這個Thread的屬性,下次遍歷查找的時候就使用這個字段來匹配是否在_dispatchers中已經保存了當前線程的Dispatcher。
那么這個創(chuàng)建窗口,建立消息泵又是什么時候被調用的呢?在Dispatcher內部,維護了一個HwndWrapper的字段,在Dispatcher的構造函數中,調用了HwndWrapper的構造函數,這個創(chuàng)建窗口類,創(chuàng)建窗口就是在這個函數中被調用的。這里實際的類是MessageOnlyHwndWrapper,這個Message-Only,是Windows編程中常用的伎倆,創(chuàng)建一個隱藏窗口,僅僅用來派發(fā)消息。那么循環(huán)讀取消息的消息泵又是什么時候建立起來的呢?
Dispatcher對外提供了一個靜態(tài)的Run函數,顧名思義,就是啟動Dispatcher,在函數內部,調用了PushFrame函數,在這個函數中,可以找到熟悉的GetMessage, TranslateAndDispatchMessage。那么這個PushFrame是怎么回事,Frame這個概念又是如何而來的呢?
這個就是WPF引入的一個新的概念,嵌套消息泵,就是在一個While(GetMessage(。..))內部又啟動了一個While(GetMessage(。..))。每調用一次PushFrame,就會啟動一個新的嵌套的消息泵。每調用一次GetMessage,就在線程的消息隊列中取出一個消息,直至取出WM_QUIT的時候GetMessage才返回False。這個GetMessage函數Windows內部進行了處理,當消息隊列為空時,掛起執(zhí)行線程,避免死循環(huán)的發(fā)生。關于嵌套消息泵的優(yōu)缺點,我們稍后再講,先來看看Dispatcher是如何處理任務的: