C# 定时器实现

在C#中,实现定时器功能有多种方式，下面将介绍最常用的几种定时器实现方法，包括它们的特性、适用场景和示例代码。

实现方法

Timers.Timer

这是最常用的定时器，适用于需要在特定时间间隔触发事件的场景。

优点：

• 使用方便

• 基于线程池工作

• 可以设置AutoReset属性控制是否自动重复

缺点：

• 精度有限，约为10-20毫秒

• 如果事件处理时间超过间隔，可能导致事件堆积

适用场景：

• 后台服务

• 服务器应用程序

• 需要定期执行但不要求高精度的任务

using System;
using System.Timers;

public class TimerExample
{
    private static Timer timer;
    
    public static void Main()
    {
        // 创建定时器，间隔1000毫秒（1秒）
        timer = new Timer(1000);
        
        // 绑定Elapsed事件
        timer.Elapsed += OnTimedEvent;
        
        // 设置定时器自动重置（默认为true）
        timer.AutoReset = true;
        
        // 启用定时器
        timer.Enabled = true;
        
        Console.WriteLine("按任意键退出...");
        Console.ReadKey();
        
        // 停止定时器
        timer.Stop();
        timer.Dispose();
    }
    
    private static void OnTimedEvent(object source, ElapsedEventArgs e)
    {
        Console.WriteLine($"定时事件触发于: {e.SignalTime:HH:mm:ss.fff}");
    }
}

Threading.Timer

轻量级的线程池定时器，适合需要高性能的场景。

优点：

• 最轻量级的定时器

• 直接使用线程池

• 性能最好

• 可以动态更改间隔时间

缺点：

• 只有回调没有事件，使用稍复杂

• 回调中异常会导致整个应用程序崩溃

适用场景：

• 高性能后台任务

• 需要频繁创建/销毁定时器的场景

using System;
using System.Threading;

public class ThreadingTimerExample
{
    private static Timer timer;
    
    public static void Main()
    {
        // 创建定时器：第一个参数是回调方法，第二个是状态对象，
        // 第三个是延迟时间（毫秒），第四个是间隔时间（毫秒）
        timer = new Timer(TimerCallback, null, 0, 1000);
        
        Console.WriteLine("按任意键退出...");
        Console.ReadKey();
        
        // 释放定时器资源
        timer.Dispose();
    }
    
    private static void TimerCallback(object state)
    {
        Console.WriteLine($"定时回调触发于: {DateTime.Now:HH:mm:ss.fff}");
    }
}

Diagnostics.Stopwatch + 异步循环

优点：

• 可实现最高精度

• 完全控制执行流程

• 可适应复杂调度需求

缺点：

• 实现较复杂

• 需要手动处理各种边界情况

适用场景：

• 游戏循环

• 多媒体处理

• 需要精确时间控制的场景

using System;
using System.Diagnostics;
using System.Threading.Tasks;

public class HighPrecisionTimer
{
    public static async Task Start(int intervalMs, Action action, CancellationToken cancellationToken)
    {
        var stopwatch = new Stopwatch();
        stopwatch.Start();
        
        long nextTrigger = 0;
        
        while (!cancellationToken.IsCancellationRequested)
        {
            long elapsed = stopwatch.ElapsedMilliseconds;
            
            if (elapsed >= nextTrigger)
            {
                action();
                nextTrigger = elapsed + intervalMs;
            }
            
            // 减少CPU占用
            await Task.Delay(1, cancellationToken);
        }
    }
    
    public static async Task Main()
    {
        var cts = new CancellationTokenSource();
        
        Console.WriteLine("按任意键停止...");
        
        // 启动高精度定时器，每100毫秒执行一次
        var timerTask = Start(100, () => {
            Console.WriteLine($"高精度定时器触发: {DateTime.Now:HH:mm:ss.fff}");
        }, cts.Token);
        
        Console.ReadKey();
        cts.Cancel();
        
        try { await timerTask; } catch (TaskCanceledException) {}
    }
}

PeriodicTimer

.NET 6引入的新定时器，专为异步场景设计。

优点：

• 专为异步设计

• 使用简单直观

• 与CancellationToken集成良好

缺点：

• 仅限.NET 6及以上版本

• 精度中等

适用场景：

• 现代异步应用程序

• 需要与其他异步操作集成的定时任务

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

public class PeriodicTimerExample
{
    public static async Task Main()
    {
        using var timer = new PeriodicTimer(TimeSpan.FromSeconds(1));
        
        while (await timer.WaitForNextTickAsync())
        {
            Console.WriteLine($"PeriodicTimer触发于: {DateTime.Now:HH:mm:ss.fff}");
        }
    }
}

Windows.Forms.Timer

Windows窗体应用程序专用的定时器，事件在UI线程上执行。

优点：

• 专门用于Windows窗体应用

• Tick事件在UI线程执行，可直接操作UI控件

• 使用简单

缺点：

• 精度最低(约55ms)

• 如果Tick处理耗时会导致UI卡顿

适用场景：

• Windows窗体应用程序

• 需要更新UI的定时操作

using System;
using System.Windows.Forms;

public class FormsTimerExample : Form
{
    private Timer timer;
    
    public FormsTimerExample()
    {
        timer = new Timer();
        timer.Interval = 1000; // 1秒
        timer.Tick += Timer_Tick;
        timer.Start();
    }
    
    private void Timer_Tick(object sender, EventArgs e)
    {
        Console.WriteLine($"窗体定时器触发于: {DateTime.Now:HH:mm:ss.fff}");
    }
    
    [STAThread]
    public static void Main()
    {
        Application.Run(new FormsTimerExample());
    }
}

对比

定时器类型	精度	线程模型	适用场景
System.Timers.Timer	中等（10~20ms）	线程池	服务器应用、后台服务
System.Threading.Timer	中等（10~20ms）	线程池	高性能需求、后台任务
System.Windows.Forms.Timer	低（~55ms）	UI线程	Windows窗体应用
Stopwatch+异步循环	高（1ms）	自定义	游戏、多媒体、高精度需求
PeriodicTimer (.NET 6+)	中等	异步	现代异步应用

选择定时器时应考虑以下因素：

1. 执行环境：

   • Windows窗体应用 → System.Windows.Forms.Timer

   • WPF应用 → DispatcherTimer

   • 控制台/服务 → System.Timers.Timer 或 System.Threading.Timer

   • 现代异步应用 → PeriodicTimer

2. 精度需求：

   • 普通需求(秒级)：任意定时器

   • 中等需求(10-50ms)：System.Timers.Timer 或 System.Threading.Timer

   • 高精度需求(1ms)：Stopwatch+异步循环

3. 线程要求：

   • 需要更新UI → UI线程定时器(Forms.Timer/DispatcherTimer)

   • 后台执行 → 线程池定时器(Timers.Timer/Threading.Timer)

4. .NET版本：

   • .NET 6+ → 优先考虑PeriodicTimer

   • 旧版本 → 选择其他适合的定时器

5. 功能需求：

   • 需要动态调整间隔 → System.Threading.Timer

   • 需要简单事件模型 → System.Timers.Timer

   • 需要复杂调度逻辑 → Stopwatch+自定义循环