C# 定时器和后台任务

一、定时器概述

为什么需要定时器？

在运动控制系统中，定时器用于：

周期性任务：如每100ms读取一次轴位置
延时操作：如等待某个动作完成后再执行下一步
状态监控：如实时检测轴的运动状态
定时触发：如定时保存数据、定时报警检测

三种定时器对比

定时器类型	命名空间	线程	适用场景
System.Windows.Forms.Timer	System.Windows.Forms	UI线程	WinForms界面更新、简单的定时任务
System.Timers.Timer	System.Timers	后台线程	服务端应用、非UI的周期性任务
System.Threading.Timer	System.Threading	后台线程	高精度定时、需要更多控制权

二、System.Windows.Forms.Timer

🎯 核心特点

这是 WinForms 应用程序中最常用的定时器！

✅ 运行在 UI 线程，可以直接操作界面控件
✅ 精度较低（约 15-55ms）
✅ 适合界面刷新、简单定时任务
❌ 不适合需要高精度的场景

.net设计这个定时器的目的是为了方便程序员在Window Form中使用定时器。当一个System.Windows.Forms.Timer类被构造时，当前定时器会和当前线程进行关联 。而当计时器的计时达到后，一个定时器消息将被插入到当前线程的消息队列中。当前线程逐一处理消息中的所有消息，并一一派发给各自的处理方法。这样的机制和利用工作者进程定时有很大的区别，事实上，System.Windows.Forms.Timer类型并没有涉及多线程 的操作，定时器的设置、定时方法的执行都在同一个线程之上。

这就意味着System.Windows.Forms.Timer并不能准确计时，事实上，当消息阻塞时，定时器的误差将非常大 ，因为定时器消息只能等待在前面的所有消息处理完后才能得到处理。但是因为System.Windows.Forms.Timer类型的定时器并不涉及多线程的操作，因此是线程安全的，不会发生回调方法重入的问题。

使用步骤：

System.Windows.Forms.Timer myTimer = new System.Windows.Forms.Timer();//实例化
myTimer.Tick += new EventHandler(函数名); //给timer挂起事件
myTimer.Enabled = true；//使timer可用
myTimer.Interval = 1000; //设置时间间隔，以毫秒为单位，1000是1秒
myTimer.Stop(); //如果要暂停计时则使用Stop()方法
myTimer.Enabled = false;//若要停止使用timer，则使之不可用

cs 复制代码

//Winform自带的Timer控件使用
 
using System.Windows.Forms;
 
namespace WindowsFormsApp1
{
    public partial class Form1 : Form
    {
        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
            //初始化定时器
            Timer timer = new Timer();
            //定时器间隔1秒
            timer.Interval = 1000;
            //定时器触发事件，timer1_Tick是winform自带的Timer控件的方法
            timer.Tick += timer1_Tick;
            //定时器可用
            timer.Enabled = true;
            //启动定时器
            timer.Start();
        }
 
        /// <summary>
        /// winform自带的Timer定时器控件
        /// </summary>
        /// <param name="sender"></param>
        /// <param name="e"></param>
        private void timer1_Tick(object sender, EventArgs e)
        {
            richTextBox1.Text += DateTime.Now.Second.ToString() + "\n";
            Console.WriteLine(richTextBox1.Text);
        }
    }

Tips:

在Winfrom中既可以使用Timer控件（这个控件也只是Tick时触发的方法等价于用户自定义的触发器方法，除此之外使用和自定义使用一样），也可以使用自定义的定时器方法
它的主要缺点是计时不精确，而且必须有消息循环，Console Application(控制台应用程序)无法使用。

三、System.Threading.Timer

🎯 核心特点

这是最高级的定时器，提供最多的控制权！

✅ 最轻量级、最高效的定时器
✅ 运行在 后台线程池
✅ 精度最高（可达1ms级别）
✅ 可以灵活地控制回调函数
✅ 支持一次性和周期性执行
⚠️ 使用相对复杂，需要手动管理资源

这个定时器类型的使用相对复杂，但同时它也是最优化的一个定时器类型。System.Threading.Timer的定时方法将被确定在工作者线程上执行 。所有的对象有一个线程控制，当下一个定时到达时，该线程会负责在线程中获得一个新的工作者线程，用以执行相应的回调方法。

虽然这个定时器是相对最优化的一个定时器类型，但是从其机制上来讲，其并不是线程安全的，可能会出现回调方法重入 的问题。解释下方法重入，是一个有关多线程编程的概念，意思大概是：程序中，多个线程同时运行时，就可能发生同一个方法被多个进程同时调用的情况。当这个方法中存在一些非线程安全的代码时，方法重入会斗志数据不一致的情况，这个非常严重的bug。

cs 复制代码

using System;
using System.Threading;

public class ThreadingTimerExample
{
    private System.Threading.Timer timer;

    public ThreadingTimerExample()
    {
        // 创建定时器
        // 参数1：回调函数
        // 参数2：回调函数的参数
        // 参数3：首次触发前的延迟时间（毫秒）
        // 参数4：后续触发的时间间隔（毫秒）
        timer = new System.Threading.Timer(
            TimerCallback,
            null,
            1000,  // 1秒后首次触发
            2000   // 之后每2秒触发一次
        );
    }

    // 定时器回调函数
    private void TimerCallback(object state)
    {
        Console.WriteLine($"定时器触发: {DateTime.Now}");
        
        // 执行定时任务
        DoWork();
    }

    private void DoWork()
    {
        // 执行具体任务
    }

    // 更改定时器参数
    public void ChangeTimer(int dueTime, int period)
    {
        timer.Change(dueTime, period);
    }

    // 停止定时器
    public void Stop()
    {
        timer.Change(Timeout.Infinite, Timeout.Infinite);
    }

    // 释放资源
    public void Dispose()
    {
        timer.Dispose();
    }
}

四、System.Timers.Timer

🎯 核心特点

✅ 运行在 后台线程池，不阻塞UI
✅ 精度比WinForms Timer高（约10-15ms）
✅ 适合服务端应用、后台数据处理
⚠️ 操作UI需要使用Invoke

这是一个相对较旧的类型。它和System.Threading.Timer一样，可以由工作者线程来执行回调方法，但同时它也可以在IDE环境中被拖到窗体控件上，这个时候它的行为非常类似于System.Windows.Forms.Timer类型，在消息过多时其定时并不准确。

System.Timers.Timer可以视为System.Threading.Timer的一个包装，其类型设计相对古老 ，不建议使用该定时器。

cs 复制代码

using System;
using System.Timers;

public class TimerExample
{
    private System.Timers.Timer timer;

    public TimerExample()
    {
        // 创建定时器
        timer = new System.Timers.Timer();
        // 设置间隔（毫秒）
        timer.Interval = 1000; // 1秒
        // 绑定事件
        timer.Elapsed += Timer_Elapsed;
        // 设置是否重复触发
        timer.AutoReset = true; // true=重复，false=只触发一次
        // 启动定时器
        timer.Start();
    }

    // 定时器事件处理程序（运行在后台线程）
    private void Timer_Elapsed(object sender, ElapsedEventArgs e)
    {
        // ⚠️ 注意：运行在后台线程，不能直接操作UI
        Console.WriteLine($"定时器触发: {DateTime.Now}");
        // 执行后台任务（如数据处理、日志记录等）
        ProcessData();
    }

    private void ProcessData()
    {
        // 这里可以执行耗时操作，不会阻塞UI
        // 模拟数据处理
        Thread.Sleep(500);
    }
    public void Stop()
    {
        timer.Stop();
        timer.Dispose();
    }
}

五、BackgroundWorker 组件

🎯 核心特点

BackgroundWorker 是 WinForms 中专门用于后台任务的组件！

✅ 专为 WinForms 设计，简化后台任务编程
✅ 自动处理线程同步，操作UI更简单
✅ 支持进度报告（ProgressChanged事件）
✅ 支持任务取消（CancellationPending）
✅ 任务完成自动通知（RunWorkerCompleted事件）