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多线程下WinForm开发应该注意哪些问题?

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昨日,与一同事一起在修一个多线程下使用我们的控件产品的Bug。现将相关的经验发布在这里。


1. 标准WinForm控件不支持多线程访问

这一点,其实是Windows的机制。.NET 中每一个Control其实都是一个Window,使用这些Window,原则上都应该在创建这个Window的线程中。否则,会产生异常。这一点,似乎Windows也没有强制约束。某些操作可能会扔异常,而有些情况下却不会。比如:访问这个Window的某些属性。

因此,.NET在Control上暴露了Invork方法,以实现将操作发送到Control所属的线程中执行。细节,可以参考我以前的一篇帖子。

这一点,已经是标准做法。所以不能称之为Bug。

现在我们来看一下出现了什么Bug。用户的应用程序中,某些时候需要启动一个新的线程,在这个线程中构造并显示一个Form,其中包含我们的控件。当用户启动后,发现我们的产品不能够正确地显示。

什么原因呢?


2. 静态成员是元凶

根据经验,这种情况下的问题一般都出在静态成员上。我们在开发中,经常为了优化性能,而将一些对象缓存在静态成员中。如果我们将一个包含Window的对象缓存在静态对象中,对它的调用就可能会产生异常。

大家都知道,静态成员是属于整个AppDomain的,也就是说,所有的线程在共享同一个静态对象。当另外一个线程调用静态对象上的方法时,根据前面的规则(WinForm控件不支持多线程访问),异常产生了。

呵呵,这一点,是我在以前修Bug中的经验。但是,昨天似乎并不灵验。整个出现异常的部分没有发现缓存静态的Window对象。

经验告诉我,肯定是静态成员惹得祸。先看出问题的代码,发现这里缓存了一个静态的Bitmap。

难道是,这个Bitmap不允许跨线程访问?对这个Bitmap对象进行了锁(Lock)操作后,发现问题解决。于是得出了下面的经验。


3. 某些GDI对象也不允许跨线程访问

GDI对象(包括GDI+对象)都是有Handle的。可能在某些情况下,微软也不保证跨线程访问的可靠性。从昨天的调试结果来看,这些对象应该是不允许多个线程并发访问。这一点并没有太多的跟踪和调试,如果你有兴趣,可以尝试的再跟一下。

通过对这些对象加锁,避免并发访问,似乎问题已经解决。但是因为这一部分被使用的非常频繁(否则我们也不加Cache了),加锁后,发现对控件的性能产生很大的影响。看来仅仅加锁是不能解决所有问题的。

于是,昨天从Winking那里学了一着。


4. System.ThreadStaticAttribute

这个属性标示一个静态对象在每个线程中是独立的。因此,我们只要在这些缓存字段上加上这个属性。哈哈,问题解决。喔,看起来解决的太轻松了。先别急,现实往往比想象中残酷。


5. 静态对象的初始化的问题

我们一般会使用两种方式初始化静态对象。静态构造函数 和 第一次访问时。(我们经常会在静态对象的声明后面直接进行初始化,这种情况其实也是通过静态构造函数进行初始化的。只是编译器帮助我们将这些代码移动到了静态构造函数里面。因此,这里不单独讨论。)

如果我们将静态字段标记为线程唯一的,静态构造函数就不能够正确地初始化这个字段了。因为,静态构造函数只被调用一次。(它没有办法标记为线程唯一的:))

于是,这里就需要使用延迟构建模式。我们需要将这些静态成员声明为属性,在其Get函数中判断对象是否为空(或默认值,值类型)。从而确定是否需要构造缓存对象。 


6. 总结

呵呵,至此,所有的问题都解决了,Bug也已经修复。总体来说,静态对象始终是一个不安全因素。在目前我负责的项目中,我们是尽量避免使用静态成员。如果需要缓存对象,我们也会将这些缓存对象放在一个特定的池中。确保缓存对象是面向特定实例的而不是全局的。避免出现上面的问题。

相关文章:.NET下跨线程访问Control。
http://www.cnblogs.com/Cajon/archive/2006/06/23/433642.html

 

 

转自 cajon

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