在 Invoke 或者 BeginInvoke 的使用中無一例外地使用了委托 Delegate ，至于委托的本質(zhì)請參考我的另一隨筆： 對 .net事件的看法 。

一、為什么 Control類提供了 Invoke和 BeginInvoke機(jī)制？

關(guān)于這個問題的最主要的原因已經(jīng)是 dotnet程序員眾所周知的，我在此費(fèi)點(diǎn)筆墨再次記錄到自己的日志，以便日后提醒一下自己。

1、 windows程序消息機(jī)制

Windows GUI程序是基于消息機(jī)制的，有個主線程維護(hù)著一個消息泵。這個消息泵讓 windows程序生生不息。

Windows程序有個消息隊(duì)列，窗體上的所有消息是這個隊(duì)列里面消息的最主要來源。這里的 while循環(huán)使用了 GetMessage（）這個方法，這是個阻塞方法，也就是隊(duì)列為空時方法就會被阻塞，從而這個 while循環(huán)停止運(yùn)動，這避免了一個程序把 cpu無緣無故地耗盡，讓其它程序難以得到響應(yīng)。當(dāng)然在某些需要 cpu最大限度運(yùn)動的程序里面就可以使用另外的方法，例如某些 3d游戲或者及時戰(zhàn)略游戲中，一般會使用 PeekMessage（）這個方法，它不會被 windows阻塞，從而保證整個游戲的流暢和比較高的幀速。

這個主線程維護(hù)著整個窗體以及上面的子控件。當(dāng)它得到一個消息，就會調(diào)用 DispatchMessage方法派遣消息，這會引起對窗體上的窗口過程的調(diào)用。窗口過程里面當(dāng)然是程序員提供的窗體數(shù)據(jù)更新代碼和其它代碼。

2、 dotnet里面的消息循環(huán)

public static void Main(string[] args)

{

   Form f = new Form();

   Application.Run(f);

}

Dotnet窗體程序封裝了上述的 while循環(huán)，這個循環(huán)就是通過 Application.Run方法啟動的。

3、線程外操作 GUI控件的問題

如果從另外一個線程操作 windows窗體上的控件，就會和主線程產(chǎn)生競爭，造成不可預(yù)料的結(jié)果，甚至死鎖。因此 windows GUI編程有一個規(guī)則，就是只能通過創(chuàng)建控件的線程來操作控件的數(shù)據(jù)，否則就可能產(chǎn)生不可預(yù)料的結(jié)果。

因此， dotnet 里面，為了方便地解決這些問題， Control 類實(shí)現(xiàn)了 ISynchronizeInvoke 接口，提供了 Invoke 和 BeginInvoke 方法來提供讓其它線程更新 GUI 界面控件的機(jī)制。

public interface ISynchronizeInvoke

{

        [HostProtection (SecurityAction .LinkDemand, Synchronization=true , ExternalThreading=true )]

        IAsyncResult BeginInvoke(Delegate method, object [] args);

        object EndInvoke(IAsyncResult result);

        object Invoke(Delegate method, object [] args);

        bool InvokeRequired { get ; }

}

}

如果從線程外操作 windows窗體控件，那么就需要使用 Invoke或者 BeginInvoke方法，通過一個委托把調(diào)用封送到控件所屬的線程上執(zhí)行。

二、消息機(jī)制 ---線程間和進(jìn)程間通信機(jī)制

1、 window消息發(fā)送

Windows消息機(jī)制是 windows平臺上的線程或者進(jìn)程間通信機(jī)制之一。 Windows消息值其實(shí)就是定義的一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，最重要的是消息的類型，它就是一個整數(shù)；然后就是消息的參數(shù)。消息的參數(shù)可以表示很多東西。

Windows 提供了一些 api 用來向一個線程的消息隊(duì)列發(fā)送消息。因此，一個線程可以向另一個線程的消息隊(duì)列發(fā)送消息從而告訴對方做什么，這樣就完成了線程間的通信。有些 api 發(fā)送消息需要一個窗口句柄，這種函數(shù)可以把消息發(fā)送到指定窗口的主線程消息隊(duì)列；而有些則可以直接通過線程句柄，把消息發(fā)送到該線程消息隊(duì)列中。

用消息機(jī)制通信

SendMessage是 windows api，用來把一個消息發(fā)送到一個窗口的消息隊(duì)列。這個方法是個阻塞方法，也就是操作系統(tǒng)會確保消息的確發(fā)送到目的消息隊(duì)列，并且該消息被處理完畢以后，該函數(shù)才返回。返回之前，調(diào)用者將會被暫時阻塞。

PostMessage也是一個用來發(fā)送消息到窗口消息隊(duì)列的 api函數(shù)，但這個方法是非阻塞的。也就是它會馬上返回，而不管消息是否真的發(fā)送到目的地，也就是調(diào)用者不會被阻塞。

2、 Invoke and BeginInvoke

                                                        Invoke or BeginInvoke

Invoke或者 BeginInvoke方 法都需要一個委托對象作為參數(shù)。委托類似于回調(diào)函數(shù)的地址，因此調(diào)用者通過這兩個方法就可以把需要調(diào)用的函數(shù)地址封送給界面線程。這些方法里面如果包含了 更改控件狀態(tài)的代碼，那么由于最終執(zhí)行這個方法的是界面線程，從而避免了競爭條件，避免了不可預(yù)料的問題。如果其它線程直接操作界面線程所屬的控件，那么 將會產(chǎn)生競爭條件，造成不可預(yù)料的結(jié)果。

使用 Invoke完成一個委托方法的封送，就類似于使用 SendMessage方法來給界面線程發(fā)送消息，是一個同步方法。也就是說在 Invoke封送的方法被執(zhí)行完畢前， Invoke方法不會返回，從而調(diào)用者線程將被阻塞。

使用 BeginInvoke方法封送一個委托方法，類似于使用 PostMessage進(jìn)行通信，這是一個異步方法。也就是該方法封送完畢后馬上返回，不會等待委托方法的執(zhí)行結(jié)束，調(diào)用者線程將不會被阻塞。但是調(diào)用者也可以使用 EndInvoke方法或者其它類似 WaitHandle機(jī)制等待異步操作的完成。

但是在內(nèi)部實(shí)現(xiàn)上， Invoke和 BeginInvoke都是用了 PostMessage方法，從而避免了 SendMessage帶來的問題。而 Invoke方法的同步阻塞是靠 WaitHandle機(jī)制來完成的。

3、使用場合問題

如果你的后臺線程在更新一個 UI控件的狀態(tài)后不需要等待，而是要繼續(xù)往下處理，那么你就應(yīng)該使用 BeginInvoke來進(jìn)行異步處理。

如果你的后臺線程需要操作 UI控件，并且需要等到該操作執(zhí)行完畢才能繼續(xù)執(zhí)行，那么你就應(yīng)該使用 Invoke。否則，在后臺線程和主截面線程共享某些狀態(tài)數(shù)據(jù)的情況下，如果不同步調(diào)用，而是各自繼續(xù)執(zhí)行的話，可能會造成執(zhí)行序列上的問題，雖然不發(fā)生死鎖，但是會出現(xiàn)不可預(yù)料的顯示結(jié)果或者數(shù)據(jù)處理錯誤。

可以看到 ISynchronizeInvoke有一個屬性， InvokeRequired。這個屬性就是用來在編程的時候確定，一個對象訪問 UI控件的時候是否需要使用 Invoke或者 BeginInvoke來進(jìn)行封送。如果不需要那么就可以直接更新。在調(diào)用者對象和 UI對象同屬一個線程的時候這個屬性返回 false。在后面的代碼分析中我們可以看到， Control類對這一屬性的實(shí)現(xiàn)就是在判斷調(diào)用者和控件是否屬于同一個線程的。

三、 Delegate.BeginInvoke

通過一個委托來進(jìn)行同步方法的異步調(diào)用，也是 .net提供的異步調(diào)用機(jī)制之一。但是 Delegate.BeginInvoke方法是從 ThreadPool取出一個線程來執(zhí)行這個方法，以獲得異步執(zhí)行效果的。也就是說，如果采用這種方式提交多個異步委托，那么這些調(diào)用的順序無法得到保證。而且由于是使用線程池里面的線程來完成任務(wù)，使用頻繁，會對系統(tǒng)的性能造成影響。

Delegate.BeginInvoke也是講一個委托方法封送到其它線程，從而通過異步機(jī)制執(zhí)行一個方法。調(diào)用者線程則可以在完成封送以后去繼續(xù)它的工作。但是這個方法封送到的最終執(zhí)行線程是運(yùn)行庫從 ThreadPool里面選取的一個線程。

這里需要糾正一個誤區(qū)，那就是Control類上的異步調(diào)用BeginInvoke并沒有開辟新的線程完成委托任務(wù)，而是讓界面控件的所屬線程完成委托任務(wù)的。看來異步操作就是開辟新線程的說法不一定準(zhǔn)確。