聊透多线程编程-线程池-7.C# 三个Timer类

[1. System.Threading.Timer](#1. System.Threading.Timer)

[2. System.Timers.Timer](#2. System.Timers.Timer)

[3. System.Windows.Forms.Timer](#3. System.Windows.Forms.Timer)

[System.Timers.Timer 更新 UI的示例](#System.Timers.Timer 更新 UI的示例)

[方法1：使用 SynchronizationContext 更新 UI](#方法1：使用 SynchronizationContext 更新 UI)

[方法2：使用使用 Control.Invoke 更新 UI](#方法2：使用使用 Control.Invoke 更新 UI)

今天要说的这三个Timer类分别是System.Threading.Timer 、System.Timers.Timer和System.Windows.Forms.Timer，其中前两个都是在线程池线程上运行的，而System.Windows.Forms.Timer则是运行在UI线程的，之所以将第三个与前两个放在一起比较，是因为他们比较像，平时如果不注意的话，容易搞混淆。

1. System.Threading.Timer

System.Threading.Timer 是 .NET 中提供的一个轻量级、高性能的计时器，适用于需要精确控制定时任务的场景。它通过回调函数的方式工作，没有事件模型。

特点：

底层实现：最轻量级的计时器，直接基于线程池运行。
回调机制：通过回调函数执行任务，没有事件模型。
灵活性：支持动态调整定时器的行为（如延迟启动、重复触发等）。
线程模型 ：在 线程池线程 上运行，适合后台任务。
异常处理：需要手动捕获和处理异常，否则可能导致程序崩溃。

适用场景：

高性能、低级别的计时需求。
需要完全控制计时器行为的场景。
不需要与 UI 或特定线程交互的任务。

示例代码：

cs 复制代码

using System;
using System.Threading;

class Program
{
    static void Main()
    {
        Timer timer = new Timer(TimerCallback, null, 0, 1000); // 第一次立即触发，之后每秒触发一次

        Console.WriteLine("按 Enter 键退出...");
        Console.ReadLine();
    }

    private static void TimerCallback(object state)
    {
        Console.WriteLine("Callback: " + DateTime.Now);
    }
}

缺点：

无事件模型：不支持事件驱动开发，使用起来不够直观。
异常风险：如果回调函数中抛出未捕获的异常，可能会导致程序崩溃。
UI 线程限制：不能直接更新 UI，需额外处理线程同步问题。

注意事项：

在回调函数中避免长时间阻塞操作，以免影响线程池性能。
如果需要与 UI 线程交互，应使用 SynchronizationContext 或其他线程同步机制。
使用完成后需要调用 Dispose() 方法释放资源。

2. System.Timers.Timer

System.Timers.Timer 是基于 System.Threading.Timer 构建的一个更高层次的计时器，提供了事件驱动模型，适合需要定期执行后台任务的应用程序。

特点：

高层封装：基于 System.Threading.Timer 实现，提供了更高级别的抽象。
事件驱动：使用 Elapsed 事件处理定时任务。
易用性：支持属性（如 Interval、AutoReset），可以动态调整计时器行为。
线程模型 ：默认在 线程池线程 上运行，但可以通过 SynchronizingObject 属性绑定到特定线程（如 UI 线程）。
异常处理：Elapsed 事件中的异常会被自动捕获并记录，不会导致程序崩溃。

适用场景：

需要定期执行后台任务的应用程序。
对线程安全性和易用性要求较高的场景。
需要跨线程通信或与 UI 线程交互的任务。

示例代码：

cs 复制代码

using System;
using System.Timers;

class Program
{
    static void Main()
    {
        Timer timer = new Timer(1000); // 每秒触发一次
        timer.Elapsed += OnTimedEvent; // 绑定事件处理程序
        timer.AutoReset = true;       // 是否重复触发
        timer.Enabled = true;         // 启动计时器

        Console.WriteLine("按 Enter 键退出...");
        Console.ReadLine();
    }

    private static void OnTimedEvent(object sender, ElapsedEventArgs e)
    {
        Console.WriteLine($"Elapsed at {e.SignalTime}");
    }
}

缺点：

精度略低：由于其高层封装，可能存在一定的延迟。
依赖线程池：仍基于线程池运行，可能在高负载情况下受到影响。
资源管理：如果不正确释放资源，可能会导致内存泄漏。

注意事项：

如果需要与 UI 线程交互，记得设置 SynchronizingObject 属性。
使用完成后需要调用 Dispose() 方法释放资源。
在 Elapsed 事件处理程序中避免长时间阻塞操作。

3. System.Windows.Forms.Timer

System.Windows.Forms.Timer 是专门为 Windows 窗体应用程序设计的计时器，它在 UI 线程上运行，适合用于更新 UI 控件。

特点：

UI 线程运行：在 UI 线程上运行，可以直接更新 UI 控件。
简单易用：提供 Tick 事件，易于使用。
无多线程支持：不适合后台任务或多线程环境。
低精度：由于运行在 UI 线程上，受 UI 响应速度的影响，精度较低。

适用场景：

Windows 窗体应用程序中需要定期更新 UI 的场景。
对计时精度要求不高的任务。
不需要后台线程支持的简单定时任务。

示例代码：

cs 复制代码

using System;
using System.Windows.Forms;
using static System.Net.Mime.MediaTypeNames;

class Program : Form
{
    static void Main()
    {
        Application.Run(new Program());
    }

    public Program()
    {
        Timer timer = new Timer();
        timer.Interval = 1000; // 设置间隔时间（毫秒）
        timer.Tick += Timer_Tick; // 绑定事件处理程序
        timer.Start();
    }

    private void Timer_Tick(object sender, EventArgs e)
    {
        Console.WriteLine("Tick: " + DateTime.Now);
    }
}

缺点：

低精度：受 UI 线程响应速度的影响，不适合高精度计时。
单线程限制：只能在 UI 线程上运行，无法用于后台任务。
性能瓶颈：如果 UI 线程被阻塞，计时器也会停止工作。

注意事项：

不要在 Tick 事件中执行耗时操作，以免阻塞 UI 线程。
仅适用于 Windows 窗体应用程序，不适用于其他类型的应用程序（如控制台应用或 ASP.NET 应用）。
如果需要更高的计时精度或后台任务支持，请选择其他计时器。

总结对比

|------------------------------------|--------------|-------------|------------|------------------|
| 计时器类型 | 运行线程 | 易用性 | 精度 | 适用场景 |
| System.Threading.Timer | 线程池线程 | 较低 | 高 | 高性能、低级别计时需求 |
| System.Timers.Timer | 线程池线程 | 较高 | 中 | 定期执行后台任务 |
| System.Windows.Forms.Timer | UI 线程 | 非常高 | 低 | 更新 Windows 窗体 UI |

System.Timers.Timer 更新 UI的示例

方法1：使用 SynchronizationContext 更新 UI

cs 复制代码

using System;
using System.Reflection.Emit;
using System.Timers;
using System.Windows.Forms;
using static System.Net.Mime.MediaTypeNames;

class Program : Form
{
    private Label label;
    private Timer timer;
    private SynchronizationContext uiContext;

    static void Main()
    {
        Application.Run(new Program());
    }

    public Program()
    {
        // 初始化 UI
        label = new Label
        {
            Text = "等待计时器更新...",
            AutoSize = true,
            Location = new System.Drawing.Point(10, 10)
        };
        this.Controls.Add(label);

        // 保存 UI 线程的上下文
        uiContext = SynchronizationContext.Current;

        // 初始化计时器
        timer = new Timer(1000); // 每秒触发一次
        timer.Elapsed += OnTimedEvent;
        timer.AutoReset = true;
        timer.Enabled = true;
    }

    private void OnTimedEvent(object sender, ElapsedEventArgs e)
    {
        // 使用 SynchronizationContext 切换到 UI 线程
        uiContext.Post(_ =>
        {
            label.Text = $"更新时间: {DateTime.Now}";
        }, null);
    }
}

方法2：使用使用 Control.Invoke 更新 UI

cs 复制代码

using System;
using System.Reflection.Emit;
using System.Timers;
using System.Windows.Forms;
using static System.Net.Mime.MediaTypeNames;

class Program : Form
{
    private Label label;
    private Timer timer;

    static void Main()
    {
        Application.Run(new Program());
    }

    public Program()
    {
        // 初始化 UI
        label = new Label
        {
            Text = "等待计时器更新...",
            AutoSize = true,
            Location = new System.Drawing.Point(10, 10)
        };
        this.Controls.Add(label);

        // 初始化计时器
        timer = new Timer(1000); // 每秒触发一次
        timer.Elapsed += OnTimedEvent;
        timer.AutoReset = true;
        timer.Enabled = true;
    }

    private void OnTimedEvent(object sender, ElapsedEventArgs e)
    {
        // 使用 Control.Invoke 切换到 UI 线程
        if (label.InvokeRequired)
        {
            label.Invoke(new Action(() =>
            {
                label.Text = $"更新时间: {DateTime.Now}";
            }));
        }
        else
        {
            label.Text = $"更新时间: {DateTime.Now}";
        }
    }
}

关键点解析

线程问题：

System.Timers.Timer 的 Elapsed 事件运行在线程池线程上。

直接从非 UI 线程更新 UI 会导致异常，因此需要切换到 UI 线程。
解决方案：

SynchronizationContext：用于捕获和存储当前线程（通常是 UI 线程）的上下文，并通过 Post 或 Send 方法将操作切换回该线程。

Control.Invoke：检查控件是否需要调用 Invoke，如果是，则通过 Invoke 将操作委托给 UI 线程执行。
性能考虑：

如果更新频率较高，建议减少不必要的线程切换操作，以避免性能开销。
资源管理：

在窗体关闭时，记得停止并释放 System.Timers.Timer，以避免潜在的内存泄漏或异常。

聊透多线程编程-线程池-7.C# 三个Timer类

1. System.Threading.Timer

2. System.Timers.Timer

3. System.Windows.Forms.Timer

总结对比

System.Timers.Timer 更新 UI的示例

方法1：使用 SynchronizationContext 更新 UI

方法2：使用 使用 Control.Invoke 更新 UI

方法2：使用使用 Control.Invoke 更新 UI