.NET Framework中定時(shí)器timer的單線程與多線程使用講解

如果你需要使用規(guī)律的時(shí)間間隔重復(fù)執(zhí)行一些方法，最簡(jiǎn)單的方式是使用定時(shí)器（timer）。與下邊的例子相比，定時(shí)器可以便捷、高效地使用內(nèi)存和資源：

new Thread (delegate() {
             while (enabled)
             {
              DoSomeAction();
              Thread.Sleep (TimeSpan.FromHours (24));
             }
            }).Start();

這不僅僅會(huì)永久占用一個(gè)線程，而且如果沒(méi)有額外的代碼，DoSomeAction每天都會(huì)發(fā)生在更晚的時(shí)間。定時(shí)器解決了這些問(wèn)題。

.NET Framework 提供了 4 種定時(shí)器。下邊兩個(gè)類(lèi)是通用的多線程定時(shí)器：

（1）System.Threading.Timer
（2）System.Timers.Timer
另外兩個(gè)是專(zhuān)用的單線程定時(shí)器：

（3）System.Windows.Forms.Timer （Windows Forms 的定時(shí)器）
（4）System.Windows.Threading.DispatcherTimer （WPF 的定時(shí)器）
多線程定時(shí)器更加強(qiáng)大、精確并且更加靈活，而單線程定時(shí)器對(duì)于一些簡(jiǎn)單的更新 Windows Forms 和 WPF 控件的任務(wù)來(lái)說(shuō)是安全的，并且更加便捷。

1.多線程定時(shí)器Permalink

System.Threading.Timer是最簡(jiǎn)單的多線程定時(shí)器：它僅僅有一個(gè)構(gòu)造方法和兩個(gè)普通方法（取悅于極簡(jiǎn)主義者，還有本書(shū)作者！）。在接下來(lái)的例子中，一個(gè)定時(shí)器在 5 秒鐘之后調(diào)用Tick方法來(lái)打印 “ tick… “，之后每秒打印一次直到用戶(hù)按下回車(chē)鍵：

using System;
using System.Threading;

class Program
{
 static void Main()
 {
  // 首次間隔 5000ms，之后間隔 1000ms
  Timer tmr = new Timer (Tick, "tick...", 5000, 1000);
  Console.ReadLine();
  tmr.Dispose();     // 停止定時(shí)器并執(zhí)行清理工作
 }

 static void Tick (object data)
 {
  // 這里運(yùn)行在一個(gè)線程池線程上
  Console.WriteLine (data);     // 打印 "tick..."
 }
}

之后可以通過(guò)調(diào)用Change方法來(lái)改變定時(shí)器的時(shí)間間隔。如果你希望定時(shí)器只觸發(fā)一次，可以指定Timeout.Infinite作為構(gòu)造方法的最后一個(gè)參數(shù)。

.NET Framework 在System.Timers命名空間下提供了另一個(gè)名字相同的定時(shí)器類(lèi)。它只是封裝了 System.Threading.Timer，并在使用完全相同的底層引擎的前提下提供額外的便利。下面是增加功能的簡(jiǎn)介：

（1）實(shí)現(xiàn)了Component，允許用于 Visual Studio 的設(shè)計(jì)器中。
（2）Interval屬性代替了Change方法。
（3）Elapsed事件代替了回調(diào)委托。
（4）Enabled屬性用于開(kāi)始或停止定時(shí)器（默認(rèn)值是false）。
（5）Start和Stop方法，避免對(duì)Enabled屬性感到困惑。
（6）AutoReset標(biāo)識(shí)來(lái)指定是否為可重復(fù)的事件（默認(rèn)為true）。
SynchronizingObject屬性提供Invoke和BeginInvoke方法，用于在 WPF 和 Windows Forms 控件上安全調(diào)用方法。
這有個(gè)例子：

using System;
using System.Timers;  // 命名空間是 Timers 而不是 Threading

class SystemTimer
{
 static void Main()
 {
  Timer tmr = new Timer();    // 無(wú)需任何參數(shù)
  tmr.Interval = 500;
  tmr.Elapsed += tmr_Elapsed;  // 使用事件代替委托
  tmr.Start();          // 開(kāi)啟定時(shí)器
  Console.ReadLine();
  tmr.Stop();          // 停止定時(shí)器
  Console.ReadLine();
  tmr.Start();          // 重啟定時(shí)器
  Console.ReadLine();
  tmr.Dispose();         // 永久停止定時(shí)器
 }

 static void tmr_Elapsed (object sender, EventArgs e)
 {
  Console.WriteLine ("Tick");
 }
}

多線程定時(shí)器使用線程池來(lái)允許少量線程服務(wù)多個(gè)定時(shí)器。這意味著，回調(diào)方法或Elapsed事件每次可能會(huì)在不同的線程上觸發(fā)。此外，不論之前的Elapsed是否完成執(zhí)行，Elapsed總是幾乎按時(shí)觸發(fā)。因此，回調(diào)方法或事件處理器必須是線程安全的。

多線程定時(shí)器的精度依賴(lài)于操作系統(tǒng)，通常是在 10-20 ms 的區(qū)間。如果需要更高的精度，你可以使用本地互操作（native interop）來(lái)調(diào)用 Windows 多媒體定時(shí)器，可以讓精度提升到 1 ms。它定義在 winmm.dll 中，首先調(diào)用timeBeginPeriod來(lái)通知操作系統(tǒng)你需要更高的定時(shí)器精度，然后調(diào)用timeSetEvent來(lái)啟動(dòng)多媒體定時(shí)器。當(dāng)使用完成后，調(diào)用timeKillEvent停止定時(shí)器，最后調(diào)用timeEndPeriod通知操作系統(tǒng)你不在需要更高的定時(shí)器精度了?？梢酝ㄟ^(guò)搜索關(guān)鍵字 dllimport winmm.dll timesetevent 在網(wǎng)上找到完整的例子。

2.單線程定時(shí)器Permalink

.NET Framework 提供了兩個(gè)定時(shí)器，為消除WPF 和 Windows Forms 應(yīng)用程序的線程安全問(wèn)題而設(shè)計(jì)：

System.Windows.Threading.DispatcherTimer（WPF）
System.Windows.Forms.Timer（Windows Forms）
單線程定時(shí)器不是被設(shè)計(jì)成能在其特定的環(huán)境外工作的。例如，如果在 Windows 系統(tǒng)服務(wù)應(yīng)用程序中使用 Windows Forms 定時(shí)器，Timer事件不會(huì)觸發(fā)！

它們暴露的成員都像System.Timers.Timer一樣（Interval、Tick、Start和Stop），并且用法也類(lèi)似。但是不同之處在于其內(nèi)部是如何工作的。它們不是使用線程池來(lái)產(chǎn)生定時(shí)器事件，WPF 和 Windows Forms 定時(shí)器依賴(lài)于 UI 模型的底層消息循環(huán)機(jī)制（message pumping mechanism）。意味著Tick事件總是在創(chuàng)建該定時(shí)器的那個(gè)線程觸發(fā)，在通常的程序中，它也就是管理所有 UI 元素和控件的那個(gè)線程。這有很多好處：

單線程計(jì)時(shí)器比較安全,對(duì)于更新 Windows Forms controls或者WPF這種簡(jiǎn)單任務(wù)來(lái)說(shuō)更方便。在WPF或Windows Forms中安全的調(diào)用方法的SynchronizingObject對(duì)象。
單線程計(jì)時(shí)器是被設(shè)計(jì)成屬于他們執(zhí)行環(huán)境的計(jì)時(shí)器，如果你在一個(gè)Windows服務(wù)應(yīng)用程序中使用Windows Forms的Timer，timer 事件并不會(huì)被觸發(fā)，只有在對(duì)應(yīng)的環(huán)境下才會(huì)被觸發(fā)。
像System.Timers.Timer一樣，他們也提供了相同的成員(Interval,Tick,Start,Stop)，但是他們內(nèi)部的工作原理不同，WPF和Windows Forms的計(jì)時(shí)器使用消息循環(huán)機(jī)制來(lái)取代線程池產(chǎn)生消息的機(jī)制。

你可以不必考慮線程安全。
新的Tick在之前的Tick完成執(zhí)行前不會(huì)觸發(fā)。
你可以直接在Tick時(shí)間事件的處理代碼中更新 UI 控件，而不需要調(diào)用Control.Invoke或Dispatcher.Invoke。
這聽(tīng)起來(lái)好的難以置信，直到你意識(shí)到使用這些定時(shí)器的程序并不是真正的多線程，不會(huì)有并行執(zhí)行。一個(gè)線程服務(wù)于所有定時(shí)器，并且還處理 UI 事件。這帶來(lái)了單線程定時(shí)器的缺點(diǎn)：

除非Tick事件處理器執(zhí)行的很快，否則 UI 會(huì)失去響應(yīng)。
這使得 WPF 和 Windows Forms 定時(shí)器僅適用于小任務(wù)，通常就是那些更新 UI 外觀的任務(wù)（例如，顯示時(shí)鐘或倒計(jì)時(shí)）。否則，你就需要多線程定時(shí)器。

在精度方面，單線程定時(shí)器與多線程定時(shí)器類(lèi)似（幾十毫秒），但是通常精度更低，因?yàn)樗鼈儠?huì)被其它 UI 請(qǐng)求（或其它定時(shí)器事件）推遲。

單線程計(jì)時(shí)器基于Windows消息循環(huán)，應(yīng)用程序會(huì)同步的處理計(jì)時(shí)器的消息。會(huì)發(fā)現(xiàn)UI界面相應(yīng)速度比較慢。解決這個(gè)問(wèn)題的方法是使用多線程計(jì)時(shí)器。
單線程計(jì)時(shí)器的缺點(diǎn)：除非Tick事件的處理代碼執(zhí)行的非常快，否則UI界面會(huì)變得響應(yīng)很慢。所以 WPF和Windows Forms的計(jì)時(shí)器都非常適合小任務(wù)，尤其是界面更新的任務(wù)。例如時(shí)鐘和計(jì)數(shù)顯示。否則，你需要一個(gè)多線程計(jì)時(shí)器