WPF入门教学二十二 多线程与异步编程

在WPF（Windows Presentation Foundation）中，多线程和异步编程是非常重要的概念，因为它们可以帮助你创建响应性更好的应用程序。WPF的UI线程负责处理所有的用户界面操作，如果你的代码在UI线程上执行耗时操作，那么UI将会冻结，用户体验会很差。因此，学会如何在WPF中使用多线程和异步编程是非常关键的。

多线程基础

在.NET中，你可以使用Thread类来创建和管理线程。但是，在WPF中直接操作线程并不推荐，因为WPF的UI元素不是线程安全的，只能在创建它们的线程（通常是主线程）上进行操作。

异步编程

WPF鼓励使用异步编程模型来处理长时间运行的任务，这样可以保持UI的响应性。.NET提供了多种异步编程的方式，包括async和await关键字，以及Task和Task<T>类。

使用async和await

async和await是.NET Framework 4.5引入的关键字，用于简化异步编程。你可以在WPF应用程序中使用它们来执行异步操作，而不会阻塞UI线程。

private async void Button_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
    // 这里是UI线程
    await Task.Run(() =>
    {
        // 这里是后台线程
        DoWork();
    });

    // 回到UI线程
    UpdateUI();
}

private void DoWork()
{
    // 执行耗时操作
}

private void UpdateUI()
{
    // 更新UI元素
}

在上面的例子中，当按钮被点击时，Button_Click事件处理器会被调用。await Task.Run(...)会启动一个新的任务在后台线程上执行DoWork方法，而UI线程可以继续响应其他事件。当后台任务完成后，控制权会返回到UpdateUI方法，这时可以安全地更新UI元素。

使用Dispatcher

如果你需要在后台线程上更新UI元素，你可以使用Dispatcher来将操作调度回UI线程。

private void UpdateUIFromBackgroundThread()
{
    Application.Current.Dispatcher.Invoke(() =>
    {
        // 这里是UI线程
        myTextBox.Text = "更新后的文本";
    });
}

在这个例子中，Invoke方法会将指定的操作调度到UI线程上执行。

注意事项

• 不要直接从非UI线程访问UI元素。
• 使用async和await时，要注意异常处理，因为异步操作中的异常不会直接抛出到调用线程。
• 在WPF中，通常使用Task.Run来执行CPU密集型任务，而对于I/O密集型任务，可以直接使用异步API（如FileStream.ReadAsync）。

示例代码

下面是一个完整的WPF应用程序示例，展示了如何使用async和await来处理按钮点击事件：

<Window x:Class="WpfApp.MainWindow"
        xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
        xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
        Title="MainWindow" Height="350" Width="525">
    <Grid>
        <Button Content="Click Me" Click="Button_Click"/>
        <TextBlock x:Name="myTextBox" Text="等待点击..."/>
    </Grid>
</Window>

using System.Threading.Tasks;
using System.Windows;

namespace WpfApp
{
    public partial class MainWindow : Window
    {
        public MainWindow()
        {
            InitializeComponent();
        }

        private async void Button_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
        {
            myTextBox.Text = "正在工作...";
            await Task.Delay(2000); // 模拟耗时操作
            myTextBox.Text = "完成!";
        }
    }
}

在这个例子中，当按钮被点击时，文本框会显示"正在工作..."，然后程序会等待2秒钟（模拟耗时操作），最后文本框会显示"完成!"。

通过这种方式，你可以确保即使在执行耗时操作时，WPF应用程序也能保持响应性。