WPF 消息循环（二）

们已经知道，win32/MFC/WinForm/WPF 都依靠消息循环驱动，让程序跑起来。

这里就介绍 WPF 中是如何使用消息循环来驱动程序的。

1. 背景

只听说过 Dispatcher ，哪里来的消息循环？

WPF 启动运行堆栈：

csharp 复制代码

>	WpfApp1.exe!WpfApp1.App.OnStartup(System.Windows.StartupEventArgs e) 行 17	C#
 	PresentationFramework.dll!System.Windows.Application..ctor.AnonymousMethod__1_0(object unused)	
 	WindowsBase.dll!System.Windows.Threading.ExceptionWrapper.InternalRealCall(System.Delegate callback, object args, int numArgs)	
 	WindowsBase.dll!System.Windows.Threading.ExceptionWrapper.TryCatchWhen(object source, System.Delegate callback, object args, int numArgs, System.Delegate catchHandler)	
 	WindowsBase.dll!System.Windows.Threading.DispatcherOperation.InvokeImpl()	
 	mscorlib.dll!System.Threading.ExecutionContext.RunInternal(System.Threading.ExecutionContext executionContext, System.Threading.ContextCallback callback, object state, bool preserveSyncCtx)	
 	mscorlib.dll!System.Threading.ExecutionContext.Run(System.Threading.ExecutionContext executionContext, System.Threading.ContextCallback callback, object state, bool preserveSyncCtx)	
 	mscorlib.dll!System.Threading.ExecutionContext.Run(System.Threading.ExecutionContext executionContext, System.Threading.ContextCallback callback, object state)	
 	WindowsBase.dll!MS.Internal.CulturePreservingExecutionContext.Run(MS.Internal.CulturePreservingExecutionContext executionContext, System.Threading.ContextCallback callback, object state)	
 	WindowsBase.dll!System.Windows.Threading.DispatcherOperation.Invoke()	
 	WindowsBase.dll!System.Windows.Threading.Dispatcher.ProcessQueue()	
 	WindowsBase.dll!System.Windows.Threading.Dispatcher.WndProcHook(System.IntPtr hwnd, int msg, System.IntPtr wParam, System.IntPtr lParam, ref bool handled)	
 	WindowsBase.dll!MS.Win32.HwndWrapper.WndProc(System.IntPtr hwnd, int msg, System.IntPtr wParam, System.IntPtr lParam, ref bool handled)	
 	WindowsBase.dll!MS.Win32.HwndSubclass.DispatcherCallbackOperation(object o)	
 	WindowsBase.dll!System.Windows.Threading.ExceptionWrapper.InternalRealCall(System.Delegate callback, object args, int numArgs)	
 	WindowsBase.dll!System.Windows.Threading.ExceptionWrapper.TryCatchWhen(object source, System.Delegate callback, object args, int numArgs, System.Delegate catchHandler)	
 	WindowsBase.dll!System.Windows.Threading.Dispatcher.LegacyInvokeImpl(System.Windows.Threading.DispatcherPriority priority, System.TimeSpan timeout, System.Delegate method, object args, int numArgs)	
 	WindowsBase.dll!MS.Win32.HwndSubclass.SubclassWndProc(System.IntPtr hwnd, int msg, System.IntPtr wParam, System.IntPtr lParam)	
 	[本机到托管的转换]	
 	[托管到本机的转换]	
 	WindowsBase.dll!System.Windows.Threading.Dispatcher.PushFrameImpl(System.Windows.Threading.DispatcherFrame frame)	
 	PresentationFramework.dll!System.Windows.Application.RunDispatcher(object ignore)	
 	PresentationFramework.dll!System.Windows.Application.RunInternal(System.Windows.Window window)	
 	WpfApp1.exe!WpfApp1.App.Main()

可以发现倒数第 4 行的PushFrameImpl 这个方法。

去看其源码，就发现了熟悉的消息循环：

csharp 复制代码

private void PushFrameImpl(DispatcherFrame frame)
{
	SynchronizationContext synchronizationContext = null;
	SynchronizationContext synchronizationContext2 = null;
	MSG msg = default(MSG);
	_frameDepth++;
	try
	{
		synchronizationContext = SynchronizationContext.Current;
		synchronizationContext2 = new DispatcherSynchronizationContext(this);
		SynchronizationContext.SetSynchronizationContext(synchronizationContext2);
		try
		{
			while (frame.Continue && GetMessage(ref msg, IntPtr.Zero, 0, 0))
			{
				TranslateAndDispatchMessage(ref msg);
			}
			if (_frameDepth == 1 && _hasShutdownStarted)
			{
				ShutdownImpl();
			}
		}
		finally
		{
			SynchronizationContext.SetSynchronizationContext(synchronizationContext);
		}
	}
	finally
	{
		_frameDepth--;
		if (_frameDepth == 0)
		{
			_exitAllFrames = false;
		}
	}
}

主要的 GetMessage 和 TranslateAndDispatchMessage 代码：

csharp 复制代码

private bool GetMessage(ref MSG msg, IntPtr hwnd, int minMessage, int maxMessage)
{
	UnsafeNativeMethods.ITfMessagePump messagePump = GetMessagePump();
	try
	{
		if (messagePump == null)
		{
			return UnsafeNativeMethods.GetMessageW(ref msg, new HandleRef(this, hwnd), minMessage, maxMessage);
		}
		messagePump.GetMessageW(ref msg, hwnd, minMessage, maxMessage, out var result);
		return result switch
		{
			-1 => throw new Win32Exception(), 
			0 => false, 
			_ => true, 
		};
	}
	finally
	{
		if (messagePump != null)
		{
			Marshal.ReleaseComObject(messagePump);
		}
	}
}

csharp 复制代码

private void TranslateAndDispatchMessage(ref MSG msg)
{
	bool flag = false;
	if (!ComponentDispatcher.RaiseThreadMessage(ref msg))
	{
		UnsafeNativeMethods.TranslateMessage(ref msg);
		UnsafeNativeMethods.DispatchMessage(ref msg);
	}
}

可以理解为：Dispatcher 对消息循环的操作进行了"封装" 。

那，Dispatcher 是谁？

2. Dispatchcer

大部分WPF对象，都是 DispatcherObject。这意味着，可以在 DispatcherObject 中（如 Window 中），使用 this.Dispatchcer 获取到 Dispatchcer 。

一般我们会通过三种方式获取 Dispatchcer ：

csharp 复制代码

// App.Current.Dispatcher;（Application.Current.Dispatcher）
var dispatcher1 = App.Current.Dispatcher;

// CurrentDispatcher;
var dispatcher2 = System.Windows.Threading.Dispatcher.CurrentDispatcher;

// System.Windows.Threading.DispatcherObject.Dispatcher;
var dispatcher3 = this.Dispatcher;

可分为两类：

当前线程的 Dispatcher：

System.Windows.Threading.Dispatcher.CurrentDispatcher；
创建对应对象的 Dispatcher:

App.Current.Dispatcher;

DispatcherObject.Dispatcher;

Dispatcher 和线程是什么关系？

Dispatcher 属于线程（与线程一一对应）。
在单 UI 线程应用程序中，WPF的 UI 对象在获取 this.Dispatcher 属性时，不同对象取的都是同一个Dispatcher实例。（因为都是同一个 UI 线程创建的。）
在默认的 WPF UI 线程中： App.Current.Dispatcher = DispatcherObject.Dispatcher

所有的线程（UI线程，普通线程）都有 Dispatcher 吗？

是的。

在所有线程中，调用 System.Windows.Threading.Dispatcher.CurrentDispatcher

都会得到一个属于这个线程的 Dispatcher 对象。（不用的时候不会创建）

所以：如果你想在一个后台线程中，使用 Dispatcher.CurrentDispatcher.Invoke

将操作封送到 UI 线程，是做不到的。因为这时候获取到的 Dispatcher 不是UI线程的 Dispatcher, 而是当前线程自己的 Dispatcher。

你最常用 Dispatcher 做什么？

跨线程访问UI

为什么不能直接跨线程访问UI?

3. Dispatcher 如何实现跨线程的调用

最常使用 Dispatcher 的创建就是，在后台线程更新 UI ，那 Dispatcher 是如何做到的呢。

当你调用

csharp 复制代码

private void Foo()
{
    this.Width = 100;
}

Application.Current.Dispatcher.Invoke(() =>
{
    Foo();
});

时，Dispatcher 究竟做了什么，把操作转移到 UI 线程上去了。

将调用的 Delegate 和优先级包装成一个DispatcherOperation放入Dispatcher维护的优先级队列当中，这个Queue是按 DispatcherPriority 排序的，总是高优先级的 DispatcherOperation 先被处理。
往当前线程的消息队列当中Post一个名为 MsgProcessQueue 的 Message。（这个消息是WPF自己定义的。）这个消息被Post到消息队列之前，还要设置 MSG.Handle，这个Handle就是Window 1#的Handle。指定Handle是为了在消息循环Dispatch消息的时候，指定哪个窗口的 WndProc 处理这个消息。
消息循环读取消息。
系统根据获取消息的Handle，发现跟Window1#的Handle相同，那么这个消息派发到Window1#的窗口过程，让其处理。
在窗口过程中，优先级队列当中取一个DispatcherOperation。
执行 DispatcherOperation.Invoke 方法，Invoke方法的核心就是调用 DispatcherOperation 构造时传入的Delegate，也就是 Dispatcher.BeginInvoke 传入的Delegate。最终这个Foo()方法就被执行了。

4 回顾

WPF 底层仍然靠信息循环来驱动。
Dispatcher 使用消息循环来实现跨进程的委托调用。
Dispatcher 属于线程，需要理解当前拿到的 Dispatcher 到底是哪个 Dispatcher 。