BackgroundWorker 如何决定运行 RunWorkerCompleted 处理程序的线程？

Question

我试图弄清楚 BGW 如何决定在其工作完成时运行哪个线程来运行 RunWorkerCompleted 处理程序。

我的初始测试使用 WinForm 应用程序：

在 UI 线程上，我启动 bgw1.RunWorkerAsync()。然后我尝试在 2 个不同的地方从 bgw2.RunWorkerAsync() 到 bgw1 开始：

• bgw1_DoWork()方法
• 或bgw1_RunWorkerCompleted()方法。

我最初的猜测是 BGW 应该记住它是在哪个线程上启动的，并在其工作完成后返回该线程以执行 RunWorkerCompleted 事件处理程序。

但是测试结果很奇怪：

测试 1

如果我在bgw1_RunWorkerCompleted() 中启动bgw2.RunWorkerAsync()，则bgw2_RunWorkerCompleted() 总是在UI 线程上执行。

UI @ thread: 9252
bgw1_DoWork @ thread: 7216
bgw1_RunWorkerCompleted @ thread: 9252 <------ ALWAYS same as UI thread 9252
bgw2_DoWork @ thread: 7216
bgw2_RunWorkerCompleted @ thread: 9252
bgw1_DoWork @ thread: 7216
bgw1_RunWorkerCompleted @ thread: 9252
bgw2_DoWork @ thread: 1976
bgw2_RunWorkerCompleted @ thread: 9252
bgw1_DoWork @ thread: 7216
bgw1_RunWorkerCompleted @ thread: 9252
bgw2_DoWork @ thread: 1976
bgw2_RunWorkerCompleted @ thread: 9252
bgw1_DoWork @ thread: 7216
bgw1_RunWorkerCompleted @ thread: 9252
bgw2_DoWork @ thread: 1976
bgw2_RunWorkerCompleted @ thread: 9252
bgw1_DoWork @ thread: 7216
bgw1_RunWorkerCompleted @ thread: 9252
bgw2_DoWork @ thread: 7216
bgw2_RunWorkerCompleted @ thread: 9252

测试 2

但是如果我在bgw1_DoWork() 中启动bgw2.RunWorkerAsync()，我认为bgw2 应该记住bgw1.DoWork() 线程并且bgw2_RunWorkerCompleted() 应该总是返回使用bgw1_DoWork() 线程。但实际上不是。

UI @ thread: 6352
bgw1_DoWork @ thread: 2472
bgw1_RunWorkerCompleted @ thread: 6352
bgw2_DoWork @ thread: 18308
bgw2_RunWorkerCompleted @ thread: 2472
bgw1_DoWork @ thread: 12060             <------- bgw1_DoWork
bgw1_RunWorkerCompleted @ thread: 6352
bgw2_DoWork @ thread: 8740
bgw2_RunWorkerCompleted @ thread: 12060 <------- SOME SAME AS bgw1_DoWork
bgw1_DoWork @ thread: 7028
bgw1_RunWorkerCompleted @ thread: 6352
bgw2_DoWork @ thread: 2640
bgw2_RunWorkerCompleted @ thread: 7028
bgw1_DoWork @ thread: 5572              <------- HERE is 5572
bgw1_RunWorkerCompleted @ thread: 6352
bgw2_DoWork @ thread: 32
bgw2_RunWorkerCompleted @ thread: 2640  <------- HERE is not 5572
bgw1_DoWork @ thread: 10924
bgw1_RunWorkerCompleted @ thread: 6352
bgw2_DoWork @ thread: 12932
bgw2_RunWorkerCompleted @ thread: 10924

那么，BGW 如何决定哪个线程运行完成的事件？

测试代码：

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


    private BackgroundWorker bgw1;
    private BackgroundWorker bgw2;

    private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
    {
        this.textBox1.Text += "UI @ thread: " + GetCurrentWin32ThreadId() + Environment.NewLine;
        bgw1 = new BackgroundWorker();
        bgw1.DoWork += bgw1_DoWork;
        bgw1.RunWorkerCompleted += bgw1_RunWorkerCompleted;


        bgw2 = new BackgroundWorker();
        bgw2.DoWork += bgw2_DoWork;
        bgw2.RunWorkerCompleted += bgw2_RunWorkerCompleted;
    }

    void bgw1_DoWork(object sender, DoWorkEventArgs e)
    {
        Int32 tid = GetCurrentWin32ThreadId();
        this.textBox1.Invoke(new MethodInvoker(() => { this.textBox1.Text += "bgw1_DoWork @ thread: " + tid + Environment.NewLine; })); //"invoked" on UI thread.
        Thread.Sleep(1000);
        //this.bgw2.RunWorkerAsync(); // <==== START bgw2 HERE
    }

    void bgw2_DoWork(object sender, DoWorkEventArgs e)
    {
        Int32 tid = GetCurrentWin32ThreadId();
        this.textBox1.Invoke(new MethodInvoker(() => { this.textBox1.Text += "bgw2_DoWork @ thread: " + tid + Environment.NewLine; })); //"invoked" on UI thread.
        Thread.Sleep(1000);
    }

    void bgw1_RunWorkerCompleted(object sender, RunWorkerCompletedEventArgs e)
    {
        //this will go back to the UI thread, too.
        this.textBox1.Text += "bgw1_RunWorkerCompleted @ thread: " + GetCurrentWin32ThreadId() + Environment.NewLine;
        this.bgw2.RunWorkerAsync(); // <==== OR START bgw2 HERE
    }

    void bgw2_RunWorkerCompleted(object sender, RunWorkerCompletedEventArgs e)
    {
        this.textBox1.Text += "bgw2_RunWorkerCompleted @ thread: " + GetCurrentWin32ThreadId() + Environment.NewLine;
    }


    private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
    {
        this.bgw1.RunWorkerAsync();
    }

    [DllImport("Kernel32", EntryPoint = "GetCurrentThreadId", ExactSpelling = true)]
    public static extern Int32 GetCurrentWin32ThreadId();
}

测试 3

然后我尝试使用控制台应用程序。尽管我仍然像测试 1 一样在 bgw1_RunWorkerCompleted() 中启动 bgw2.RunWorkerAsync()，但 bgw1 或 bgw2 均未在主线程上完成。这与测试 1 非常不同。

我期待这里的主线程是 UI 线程的对应。 但似乎 UI 线程的处理方式与控制台主线程不同。

-------------
Main @ thread: 11064
bgw1_DoWork @ thread: 15288
bgw1_RunWorkerCompleted @ thread: 17260
bgw2_DoWork @ thread: 17260
bgw2_RunWorkerCompleted @ thread: 15288
-------------
Main @ thread: 11064
bgw1_DoWork @ thread: 12584
bgw1_RunWorkerCompleted @ thread: 17260
bgw2_DoWork @ thread: 17260
bgw2_RunWorkerCompleted @ thread: 15288
-------------
Main @ thread: 11064
bgw1_DoWork @ thread: 5140
bgw1_RunWorkerCompleted @ thread: 12584
bgw2_DoWork @ thread: 12584
bgw2_RunWorkerCompleted @ thread: 17260
-------------
Main @ thread: 11064
bgw1_DoWork @ thread: 15288
bgw1_RunWorkerCompleted @ thread: 5140
bgw2_DoWork @ thread: 5140
bgw2_RunWorkerCompleted @ thread: 12584
-------------
Main @ thread: 11064
bgw1_DoWork @ thread: 15288
bgw1_RunWorkerCompleted @ thread: 17260
bgw2_DoWork @ thread: 17260
bgw2_RunWorkerCompleted @ thread: 12584

测试代码：

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        for (Int32 i = 0; i < 5; i++)
        {
            Console.WriteLine("-------------");
            Console.WriteLine("Main @ thread: " + GetCurrentWin32ThreadId());
            BackgroundWorker bgw1 = new BackgroundWorker();
            bgw1.DoWork += bgw1_DoWork;
            bgw1.RunWorkerCompleted += bgw1_RunWorkerCompleted;
            bgw1.RunWorkerAsync();

            Console.ReadKey();
        }
    }

    static void bgw1_RunWorkerCompleted(object sender, RunWorkerCompletedEventArgs e)
    {
        Console.WriteLine("bgw1_RunWorkerCompleted @ thread: " + GetCurrentWin32ThreadId());
        BackgroundWorker bgw2 = new BackgroundWorker();
        bgw2.DoWork += bgw2_DoWork;
        bgw2.RunWorkerCompleted += bgw2_RunWorkerCompleted;
        bgw2.RunWorkerAsync();
    }

    static void bgw1_DoWork(object sender, DoWorkEventArgs e)
    {
        Console.WriteLine("bgw1_DoWork @ thread: " + GetCurrentWin32ThreadId());
        //BackgroundWorker bgw2 = new BackgroundWorker();
        //bgw2.DoWork += bgw2_DoWork;
        //bgw2.RunWorkerCompleted += bgw2_RunWorkerCompleted;
        //bgw2.RunWorkerAsync();
        Thread.Sleep(1000);            

    }


    static void bgw2_RunWorkerCompleted(object sender, RunWorkerCompletedEventArgs e)
    {
        Console.WriteLine("bgw2_RunWorkerCompleted @ thread: " + GetCurrentWin32ThreadId());
    }

    static void bgw2_DoWork(object sender, DoWorkEventArgs e)
    {
        Console.WriteLine("bgw2_DoWork @ thread: " + GetCurrentWin32ThreadId());
        Thread.Sleep(1000);
    }


    [DllImport("Kernel32", EntryPoint = "GetCurrentThreadId", ExactSpelling = true)]
    public static extern Int32 GetCurrentWin32ThreadId();
}

添加 1

一些参考资料：

来自here：

BackgroundWorker 与线程池线程是一回事。它增加了 在 UI 线程上运行事件的能力...

Answer 1

您发现程序的 UI 线程有一些特别之处。当然，它做了典型程序中没有其他线程做过的事情。正如您所发现的，不是线程池线程，也不是控制台模式应用程序中的主线程。它调用Application.Run()。

您喜欢 BGW 的地方在于它能够在 UI 线程上运行代码。在特定线程上运行代码听起来应该很简单。然而事实并非如此，一个线程总是忙于执行代码，你不能任意中断它正在做的任何事情并让它运行其他东西。这将是可怕错误的来源，您有时也会在 UI 代码中遇到这种错误。 重入错误，与线程竞争错误一样难以解决。

必要的是线程合作并明确表示它处于安全状态并准备执行某些代码。这是一个普遍的问题，在非 UI 场景中也会出现。该线程必须解决producer-consumer problem。

该问题的通用解决方案是从线程安全队列中获取数据的循环。该循环的通用名称是“消息循环”。在后来的 UI 框架中，术语“调度程序循环”变得很常见。该循环由 Application.Run() 启动。您看不到队列，它是内置在操作系统中的。但是您往往会在堆栈跟踪中看到从队列中检索消息的函数，它是 GetMessage()。当您解决非 UI 线程的问题时，您可以随意命名，通常使用 ConcurrentQueue<T> 类来实现队列。

值得注意的是为什么 UI 线程总是要解决这个问题。大块代码的共同点是很难使此类代码成为线程安全的。即使是一小段代码也很难保证线程安全。像List<T> 这样简单的事情不是例如，您必须在代码中添加lock 语句以使其安全。这通常效果很好，但您没有希望为 UI 代码正确执行此操作。最大的问题是有很多代码你看不到，甚至不知道也无法更改以注入锁。使其安全的唯一方法是确保您只从正确的线程进行调用。 BGW 可以帮您做什么。

同样值得注意的是，这对您的编程方式产生了巨大的影响。 GUI 程序必须将代码放入事件处理程序（由调度程序循环触发）并确保此类代码不会花费太长时间来执行。花费太长时间会阻塞调度程序循环，从而阻止等待消息被调度。你总能看出，UI 冻结，不再发生绘画，用户输入没有响应。控制台模式应用程序要简单得多， 更易于编程。控制台不需要调度程序循环，与 GUI 不同，它非常简单，并且操作系统会在控制台调用本身周围加锁。它总是可以重新绘制，您写入控制台缓冲区，另一个进程（conhost.exe）使用它来重新绘制控制台窗口。当然，让控制台停止响应仍然很常见，但用户并不期望它保持响应。 Ctrl+C 和关闭按钮由操作系统处理，而不是程序处理。

为了理解这一切而进行了长篇介绍，现在介绍使 BGW 工作的管道。 BGW 本身不知道程序中的哪个特定线程是指定的 UI 线程。如您所见，您必须在 UI 线程上调用 RunWorkerAsync() 以保证其事件在 UI 线程上运行。它自己也不知道如何发送让代码在 UI 线程上运行的消息。它需要特定于 UI 框架的类的帮助。 SynchronizationContext.Current 属性包含对该类对象的引用，BGW 在您调用 RunWorkerAsync() 时复制它，以便稍后可以使用它来调用其 Post() 方法来触发事件。对于 Winforms 应用程序，该类是 WindowsFormsSynchronizationContext，其 Send() 和 Post() 方法使用 Control.Begin/Invoke()。对于 WPF 应用程序，它是 DispatcherSynchronizationContext，它使用 Dispatcher.Begin/Invoke。对于工作线程或控制台模式应用程序，该属性为 null，然后 BGW 必须创建自己的 SynchronizationContext 对象。除了使用 Threadpool.QueueUserWorkItem() 之外什么都做不了。