WPF下多线程的使用方法_wpf 多线程_herryone123的博客

一、WPF的线程

对于初学wpf的人来说，一般会把所有的程序都在一个线程中运行，当数据量较大，需要频繁刷新界面时，界面会出现卡顿的情况。

1、当我们打开一个WPF应用程序即开启了一个进程，该进程中都会加载两个重要的线程：一个用于呈现用户界面，另一个用于管理用户界面。呈现线程是一个在后台运行的隐藏线程，因此您通常面对的唯一线程就是 UI线程。WPF 要求将其大多数对象与 UI 线程进行关联,这称之为线程关联，意味着要使用一个 WPF 对象，只能在创建它的线程上使用, 在其他线程上使用它会导致引发运行时异常。

一个线程用于处理呈现：隐藏在后台运行
一个线程用于管理用户界面：接收输入、处理事件、绘制屏幕以及运行应用程序代码,即UI线程。
不管是WinForm应用程序还是WPF应用程序，实际上都是一个进程，一个进程可以包含多个线程，其中有一个是主线程，其余的是子线程。

2、在 WPF 中绝大部分控件都继承自 DispatcherObject，甚至包括 Application。这些继承自 DispatcherObject 的对象具有线程关联特征，也就意味着只有创建这些对象实例，且包含了 Dispatcher 的线程(通常指默认 UI 线程)才能直接对其进行更新操作。

在 WPF 中，DispatcherObject 只能通过与它关联的 Dispatcher 进行访问。例如，后台线程不能更新由 UI 线程创建的 Label的内容。

二、 Dispatcher类

1、在UI线程中有一个Dispatcher对象，管理每一个需要执行的工作项。Dispatcher会根据每个工作项的优先级排队。向Dispatcher列队中添加工作项时可指定10个不同的级别。那么问题来了，如果遇到耗时操作的时候，该操作如果依旧发生在UI线程中，Dispatcher 列队中其他的需要执行的工作项都要等待，从而造成界面假死的现象。为了加快响应速度，提高用户体验，我们应该尽量保证Dispatcher 列队中工作项要小。所以，对于耗时操作，我们应该开辟一个新的子线程去处理，在操作完成后，通过向UI线程的Dispatcher列队注册工作项，来通知UI线程更新结果。

Dispatcher类详细介绍

2、Dispatcher提供两个注册工作项的方法：Invoke 和 BeginInvoke。

这两个方法均调度一个委托来执行。Invoke 是同步调用，也就是说，直到 UI 线程实际执行完该委托它才返回。BeginInvoke是异步的，将立即返回。

Dispatcher实际上并不是多线程
子线程不能直接修改UI线程，必须通过向UI线程中的Dispatcher注册工作项来完成
Dispatcher 是单例模式，暴露了一个静态的CurrentDispatcher方法用于获得当前线程的Dispatcher
每一个UI线程都至少有一个Dispatcher，一个Dispatcher只能在一个线程中执行工作。

3、UI线程中创建的对象，如何在非UI线程中更新

参考： https://www.cnblogs.com/chillsrc/p/4482691.html

（1）前台，创建对象

<Window x:Class="WpfApp1.WindowThd"
        xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
        xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
        Title="WindowThd" Height="300" Width="400">
        <StackPanel>
            <Label x:Name="lblHello">欢迎你光临WPF的世界!</Label>
            <Button Name="btnThd" Click="btnThd_Click" >多线程同步调用</Button>
            <Button Name="btnAppBeginInvoke" Click="btnAppBeginInvoke_Click" >BeginInvoke 异步调用</Button>
        </StackPanel>
    </Grid>
</Window>

（2）后台创建非UI线程，若直接更新UI线程的对象就会报错

namespace WpfApp1 /// <summary> /// WindowThd.xaml 的交互逻辑 /// </summary> public partial class WindowThd : Window public WindowThd() InitializeComponent(); //更新UI线程创建的对象 private void ModifyUI() // 模拟一些工作正在进行 Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(2)); lblHello.Content = "欢迎你光临WPF的世界,Dispatcher"; //开启非UI线程 private void btnThd_Click(object sender, RoutedEventArgs e) Thread thread = new Thread(ModifyUI); thread.Start();

程序报错：

正确方法：

修改上面的ModifyUI()函数

方法一：使用Invoke

private void ModifyUI()
        // 模拟一些工作正在进行
        Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(2));
        //lblHello.Content = "欢迎你光临WPF的世界,Dispatcher";
        this.Dispatcher.Invoke(DispatcherPriority.Normal, (ThreadStart)delegate()
            lblHello.Content = "欢迎你光临WPF的世界,Dispatche  同步方法 ！！";
方法二：使用 BeginInvoke 
private void btnAppBeginInvoke_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
               new Thread(() =>
            Application.Current.Dispatcher.BeginInvoke(DispatcherPriority.Normal,
                new Action(() =>
                    Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(2));
                    this.lblHello.Content = "欢迎你光临WPF的世界,Dispatche 异步方法！！"+ DateTime.Now.ToString();
        }).Start();
三、实验测试 
1、简单测试 
       做了一个上位机，接收光谱仪的数据，并将线阵CMOS的数据绘制成图，一直存在界面卡顿的问题。 
ShowCCD()函数用来将串口接收的数据绘制成图。在串口接收处理事件中，接收完一帧数据后再调用ShowCCD()函数绘图。 
直接调用： 
   ShowCCD(); 
测试效果： 
整个界面非常卡顿，CPU占到了61%。 
方法二：使用Dispatcher.Invoke 
  this.Dispatcher.Invoke(ShowCCD); 
 测试效果： 
页面相对较为卡顿，CPU占用42%. 
使用Dispatcher.BeginInvoke 
this.Dispatcher.BeginInvoke((Action)delegate(){ShowCCD();}); 
出现报错。 
降低发送的帧数后，可以显示。 
通过以上分析程序卡顿的原因的我在UI线程上接收数据，并使用Dispatcher类显示数据，实际上还是运行在UI线程上，造成卡顿。 
四、优化方案 
1、原来的主窗口还是用来进行数据的接收及数据的运算处理，即数据处理过程还是运行在UI线程。 
2、新建一个wpf窗口，这个窗口使用zedgraph控件出图，开启一个Timer定时器线程定时刷新界面，定时20ms，即刷新频率为50HZ,若刷新的速率和接收数据的速率设置为一样快，我认为也没有必要，太快的刷新速率人眼也分辨不出来。 
WPF下使用ZedGraph控件 
 private void Window_Loaded(object sender, RoutedEventArgs e)
          // savepicture_th = new Thread(new ThreadStart(savepicture));
          // savepicture_th.Start();         //启动线程
          //  savepicture();
            //这种定时器不是工作在UI线程
            System.Timers.Timer timer = new System.Timers.Timer(20);//实例化Timer类，设置间隔时间为20毫秒；  
            timer.Elapsed += new System.Timers.ElapsedEventHandler(theout); //注册中断事件
            timer.Start();//启动定时器
        //时间中断事件  以50Hz的频率刷新界面
        public void theout(object source, System.Timers.ElapsedEventArgs e)
            showChart1(MainWindow.aveccdData0);
        PointPairList list2 = new PointPairList();
        private void showChart1(double[] value)
            list2.Clear();//清空数组
            zedGraphControl.GraphPane.Title.Text = "";
            zedGraphControl.GraphPane.XAxis.Title.Text = "";
            zedGraphControl.GraphPane.YAxis.Title.Text = "";
            zedGraphControl.GraphPane.XAxis.Scale.Min = 0;        //X轴最小值0
            //zedGraphControl1.GraphPane.XAxis.Scale.MaxAuto = true;    //X轴最大30
            zedGraphControl.GraphPane.XAxis.Scale.Max = 520;
            zedGraphControl.GraphPane.XAxis.Scale.MinorStep = 10;
            zedGraphControl.GraphPane.XAxis.Scale.MajorStep = 100;
            zedGraphControl.GraphPane.YAxis.Scale.Min = 0;
            zedGraphControl.GraphPane.YAxis.Scale.Max = 2000;
            zedGraphControl.GraphPane.YAxis.Scale.MinorStep = 20;
            zedGraphControl.GraphPane.YAxis.Scale.MajorStep = 500;
            zedGraphControl.AxisChange();
            for (int j = 0; j < value.Length; j++)
                list2.Add(j, value[j]);
           this.Dispatcher.Invoke(RefreshInterface);//切换到UI线程更新界面
        //刷新界面
        private void RefreshInterface()
            zedGraphControl.GraphPane.CurveList.Clear();
            zedGraphControl.GraphPane.AddCurve("", list2, System.Drawing.Color.Red, SymbolType.None);//绘制图表
           // zedGraphControl.AxisChange();//刷新界面
            zedGraphControl.Refresh();
 Timer定时器线程里刷新界面时，必须使用Dispatcher类，若在Timer定时器线程里直接刷新界面就会报错，这违反了WPF下用其他线程刷新界面的规则。 
如果使用定时器DispatcherTimer则不需要使用Dispatcher类，因为DispatcherTimer就是在UI线程中，仅是猜测未经实验。 
测试效果：界面完全不卡顿，CPU占用率10%。 
                                    Windows系统是一个多线程的操作系统，进程（Process）是Windows系统中的一个基本概念，它包含着一个运行程序所需要的资源。一个正在运行的应用程序在操作系统中被视为一个进程，进程可以包括一个或多个线程。线程是操作系统分配处理器时间的基本单元，在进程中可以有多个线程同时执行代码。进程之间是相对独立的，一个进程无法访问另一个进程的数据（除非利用分布式计算方式），一个进程运行的失败也不会影响其他进程的运行，Windows系统就是利用进程把工作划分为多个独立的区域的。进程可以理解为一个程序的基本边界。
通过使用C++ + Opencv 编写算法，然后用WPF(C#)编写程序界面，实现交互
可以参考MSDN文档：https://docs.microsoft.com/en-us/cpp/windows/pin-ptr-cpp-cli?view=vs-2017
                                    本文将用一个进度条控件作为例子来介绍WPF的多线程，进度条的例子可以较全面的让我们认识WPF多线程的特点。
当用户在我们的应用程序下载东西或者加载大量数据的时候，不可避免需要用户等待一段较长的时间，这时候，我们需要一个进度条来实时反映进度给用户，以免用户以为程序死机从而进行一系列奇怪的操作。
那么，先让我们上一个进度条吧。
                                    一、线程概述：【引用MSDN】
 通常，WPF 应用程序从两个线程开始：一个用于处理呈现，一个用于管理 UI。呈现线程有效地隐藏在后台运行，而 UI 线程则接收输入、处理事件、绘制屏幕以及运行应用程序代码。大多数应用程序都使用一个 UI 线程，但在某些情况下，最好使用多个线程。我们将在后面举例说明这一点。
UI 线程对一个名为 Dispatcher 的对象内的工作项进行排队。Dispatc
                                    1.线程是一个可执行的路径，它可以独立于其他线程执行。2.每个线程都在操作系统的进程内执行，而操作系统进程提供了程序运行的独立环境。3.单线程应用，在进程的独立环境里只跑一个线程，所以该线程拥有独占权。4.多线程应用，单个进程中会跑多个线程，他们会共享当前的执行环境（内存）等。5.进程和线程的对应关系，一个进程可以拥有多个线程，多个线程只能属于一个进程。例如：一个非常耗时的操作（读数据库、复杂耗时的计算），如果只用主线程执行UI线程会“假死”专业术语叫线程阻塞。
                                    线程几乎是所有项目或多或少都在用的一种技术手段了，在WPF项目中更是用的只会多不会少的。所以通过WPF的世界来介绍下线程。学习过《计算机操作系统》的基本很容易去理解线程和同/异步有多么的重要，进程、线程和同/异步的出现是让我们的计算机有这么大发展的基础之一。WPF的多线程和window窗体中的多线程基本一样，只是实现的细节和底层支持有点不一样。
我们的程序通常会执行很多的任务，在我们没处理的正常...
                                    《WPF编程宝典》一个多线程示例，记录下。一、介绍：通过多线程特性可使WPF应用程序执行后台工作，同时保持用户界面能够进行响应。1 了解多线程模型  WPF元素具有线程关联性：创建WPF元素的线程拥有所有所创建的元素，其他线程不能直接与这些WPF元素进行交互  dispatcher（调度程序）拥有应用程序线程，并管理工作项队列。当新线程第...