多线程|显示
本文的内容是学习如何使用多线程技术建立应用程序，使应用程序在执行时间和资源密集型后台事务的时候，用户界面（UI）仍然保持活动状态。
多线程技术（multithreading）是编程中最强大的概念之一。使用多线程技术，你可以把复杂的事务拆分到彼此独立执行的多个线程之中。良好的多线程应用程序是自然地同步的，类似于Web服务调用。在默认情况下，Web服务调用属于阻塞（blocking）调用--即调用者（caller）的代码停止执行，直到Web服务返回结果为止。但是由于Web服务调用通常很慢，就可能导致客户端性能降低，除非你采用特殊的步骤使调用异步进行。
本文讲解的是如何建立一个图表应用程序，从这个例子中你可以看到如何在不影响客户端UI的时候异步地调用Web服务。示例代码利用Chart FX组件使用图形来显示股票信息。当然读者也可以使用.NET编写的免费图表类库。
建立一个Web服务
示例代码需要访问假想的股票报价Web服务。我们在Visual Studio .NET 2003中建立一个Web服务，把它命名为"StockWS"。这个Web服务由一个叫做getPrice()的Web方法组成，该方法只接受一个股票编码参数：
| Public Function getPrice(ByVal stock As String) As Single Return Rnd() * 100 End Function |
不管被请求的股票是什么，getPrice()方法都生成一个随机的价格。它的唯一目标是模拟一个返回特定股票价格的真实的Web服务。
尽管本文使用的是一个成型的Web服务来进行演示的，但是你可以轻易地替换这个Web服务以显示真正的股票信息。
使用Chart FX组件显示图形
在建立上面的Web服务项目之后，先给解决方案浏览器添加一个Windows应用程序项目（叫做Stock Quote，股票报价）。给该项目增加一个对前面所建立的Web服务的引用。解决方案浏览器现在应该如图1所示。
 图1：解决方案浏览器中的项目－图中显示了StockWS Web服务项目和 |
Windows窗体项目Stock Quote
为了建立本文的示例项目，你必须从http://chartfx.com/下载和安装Chart FX组件30天试用版。在安装这个绘图组件之后，你可以在Visual Studio .NET 2003的工具盒中看到它（如图2所示）。
 图2：工具盒中的Chart组件-你需要从网站上下载并安装Chart FX组件30天试用版。 |
在该Windows应用程序默认的Form1中，用下面一些控件填充该窗体，如图3所示：
· Chart
· ComboBox
· Button
图3：Stock Quote主窗体－图中显示了添加适当的控件之后窗体样式。 |
Chart（绘图）组件为定制自己的行为和外观提供了很多选项。你可以使用向导（位于属性窗体底部，如图4所示）格式化这个Chart组件。
 图4：Chart组件的格式化向导－该向导为Chart组件提供了大量的格式化选项。 |
使用示例的最简单的方法是把下面一些Chart属性复制并粘贴到"Windows窗体设计器生成的"代码段中：
| 'Chart1 Me.Chart1.AxisX.Staggered = True Me.Chart1.AxisX.Step = 10 Me.Chart1.AxisY.Step = 10 Me.Chart1.BackObject = GradientBackground1 Me.Chart1.DataStyle =SoftwareFX.ChartFX.DataStyle.ReadXValues Me.Chart1.DesignTimeData = _ "C:\Program Files\ChartFX for .NET 6.2\Wizard\XYZero.txt" Me.Chart1.Gallery = SoftwareFX.ChartFX.Gallery.Lines Me.Chart1.InsideColor = System.Drawing.Color.Transparent Me.Chart1.LineWidth = 3 Me.Chart1.Location = New System.Drawing.Point(40, 16) Me.Chart1.MarkerShape =SoftwareFX.ChartFX.MarkerShape.None Me.Chart1.Name = "Chart1" Me.Chart1.NSeries = 1 Me.Chart1.NValues = 20 Me.Chart1.Palette = "HighContrast.HighContrast" Me.Chart1.PointLabels = True Me.Chart1.Size = New System.Drawing.Size(656, 216) Me.Chart1.TabIndex = 12 Me.Chart1.Titles.AddRange(New _ SoftwareFX.ChartFX.TitleDockable(){TitleDockable1}) |
同时，把下面一些数据项添加到组合框控件中："MSFT"、"SUN"、"YHOO"和"GE"。你可以在Form_Load事件中进行这样的操作：
| Me.cmbStocks1.Items.AddRange(New String() {"MSFT", "SUN", "YHOO", "GE"}) |
激活图形
下一步，导入下面的名字空间（在代码窗口的顶部）：
| Imports SoftwareFX.ChartFX Imports System.Threading |
定义用于线程的全局变量t1:
| Dim t1 As Thread |
在Chart1_Load事件中，初始化Chart组件：
| Private Sub Chart1_Load(ByVal sender As _ System.Object, ByVal e As System.EventArgs) Handles Chart1.Load 'x轴上每隔5点显示时间 Chart1.AxisX.Step = 5 '每个点之间用5象素间隔 Chart1.AxisX.PixPerUnit = 5 '使图表可以滚动 Chart1.Scrollable = True '打开和关闭通讯管道 Chart1.OpenData(COD.Values, 1, COD.Unknown) Chart1.CloseData(COD.Values) End Sub |
给当前的窗体添加一个叫做StockQuote的类。StockQuote类调用前面的Web服务并用返回的股票价格来更新图表。
| Public Class StockQuote '组件中图形的数量 Const NUM_SERIES = 1 Private lastPoint As Integer = 0 Dim stockPrice As Single Private pStockSymbol As String Private pStockSeries As Integer = 0 Private pChartControl As Chart WriteOnly Property StockSymbol() Set(ByVal Value) pStockSymbol = Value End Set End Property WriteOnly Property ChartControl() Set(ByVal Value) pChartControl = Value End Set End Property Public Sub InvokeWebService() Dim ws As New StockWS.Service1 For i As Integer = 0 To 10000 stockPrice = ws.getPrice(pStockSymbol) pChartControl.Invoke(New _ myDelegate(AddressOf updateChart), New Object() {}) '继续之前等待1秒钟 Thread.Sleep(1000) Next End Sub Public Delegate Sub myDelegate() Public Sub updateChart() pChartControl.OpenData(COD.Values, NUM_SERIES, COD.Unknown) pChartControl.Value(pStockSeries, lastPoint) = stockPrice '显示x轴上的时间 pChartControl.AxisX.Label(lastPoint) = DateTime.Now.ToShortTimeString lastPoint += 1 pChartControl.CloseData(COD.Values) '把滚动条移到最右边 pChartControl.AxisX.ScrollPosition = pChartControl.AxisX.ScrollSize End Sub End Class |
你通过StockSymbol属性把需要的股票编码传递给StockQuote类，并使用ChartControl属性设置图表更新。InvokeWebService()方法在循环（示例中设置为10,000）中周期性地调用上面的Web服务。由于这个类会在一个单独的线程中执行，你必须非常小心以确保自己不会自动地更新某个Windows控件，因为Windows控件并不是线程安全的（thread-safe）。作为代替，你必须使用委托并调用自己希望更新的控件上的Invoke()方法。代码每秒钟调用Web服务一次，这是由Thread.Sleep(1000)语句设置的。
为了启动线程用最新的股票信息更新图表，给"获取股票报价"按钮的点击（Click）事件增加下面的代码：
| Private Sub btnGetStockQuote1_Click(ByVal sender As System.Object, _ ByVal e As System.EventArgs) Handles btnGetStockQuote1.Click Dim sq As New StockQuote sq.StockSymbol = cmbStocks1.SelectedItem sq.ChartControl = Chart1 t1 = New Thread(AddressOf sq.InvokeWebService) t1.Start() End Sub |
把调用该Web服务的代码打包为一个类的主要原因是Thread类构造函数只能接受一个ThreadStart委托（启动线程的方法的委托），不存在可以接受多个参数值的重载的Thread.Start()方法。因此，把多个参数传递到一个线程中的唯一途径是把调用的相关代码打包为一个类，接着你就可以通过这个类的参数来传递参数。
按F5测试这段代码，选择一只股票并点击"获取股票报价"按钮。你现在可以移动窗口了（即UI并没有被重复的Web服务调用锁死），并且同时可以看到图表一直在用最新的股票信息更新（图5所示）。
图5：测试该应用程序－当你选择某只股票编码并点击"获取股票报价"按钮的时候，重复调用Web服务的结果显示在图表中；但是由于该Web服务运行在后台线程上，调用它不会影响正常的UI操作。 |
显示多只股票的价格
你已经看到了如何在保证应用程序的UI不停顿的情况下异步地调用Web服务了；但是，你还可以增强该应用程序来同时显示多个信息。
在同一个窗体中，增加另一组控件（ChartFX、组合框和按钮）和标签、暂停、停止按钮（如图6所示）。
图6：增强的多股票窗体－此图显示了你需要添加到默认窗体上以同时显示两只股票图形的新控件。 |
这个增强的示例同时显示了两个图形，还要显示用于显示第二个图形的线程的状态信息。
添加第二个全局变量t2：
| Dim t1, t2 As Thread |
示例项目使用计时器控件（Timer，在工具箱中）来显示第二个线程的状态信息。把计时器拖放到窗体上，并把它的Interval属性设置为500，这使该计时器的Tick事件每半秒钟（500毫秒）调用一次。Tick事件处理程序中的代码更新了标签控件lblThreadStatus中的线程状态信息：
| Private Sub Timer1_Tick(ByVal sender As System.Object, _ ByVal e As System.EventArgs) Handles Timer1.Tick lblThreadStatus.Text = "Thread state: " & _ t2.ThreadState.ToString End Sub |
第二个图表也使用与第一个图表相同的初始化代码：
| Private Sub Chart2_Load(ByVal sender As System.Object, _ ByVal e As System.EventArgs) Handles Chart2.Load '在x轴上每5点显示时间 Chart2.AxisX.Step = 5 '每个点之间用5个象素分隔 Chart2.AxisX.PixPerUnit = 5 '使图表可以滚动 Chart2.Scrollable = True '打开和关闭通讯管道- Chart2.OpenData(COD.Values, 1, COD.Unknown) Chart2.CloseData(COD.Values) End Sub |
你点击第二个图表的"获取股票报价"按钮的时候，代码建立一个新的线程--同时激活计时器，这样窗体才能够显示线程的状态信息：
| Private Sub btnGetStockQuote2_Click(ByVal sender As System.Object, _ ByVal e As System.EventArgs) Handles btnGetStockQuote2.Click Dim sq As New StockQuote sq.StockSymbol = cmbStocks2.SelectedItem sq.ChartControl = Chart2 t2 = New Thread(AddressOf sq.InvokeWebService) t2.Start() '激活暂停和停止按钮 btnPauseContinue.Enabled = True btnStop.Enabled = True '激活计时器控件 Timer1.Enabled = True End Sub |
按F5测试这两个图表（图7所示）。为每个图表选择一只股票，你将看到这两个图表同步显示。
图7：增强的两图表应用程序-增强的版本同时显示了两个图表。 |
当第二个线程运行的时候，你可以注意到其状态在Running和WaitSleepJoin之间交替。这是因为某个线程要么在执行（Running），要么在睡眠（WaitSleepJoin）。当该线程被暂停的时候，它的状态是WaitSleepJoin、Suspended。当该线程被取消的时候，它的状态先是AbortRequested，接着变成了Stopped。
如果要暂停该线程，需要首先检测运行中线程的状态，然后使用Suspend()方法。在暂停一个线程之后，你可以使用Resume()方法继续执行它。
| Private Sub btnPauseContinue_Click(ByVal sender As System.Object, _ ByVal e As System.EventArgs) Handles btnPauseContinue.Click ' 如果线程处于睡眠和运行状态就挂起它 If t2.ThreadState = ThreadState.WaitSleepJoin _ Or t2.ThreadState = ThreadState.Running Then t2.Suspend() btnPauseContinue.Text = "Continue" Else ' 继续该线程 t2.Resume() btnPauseContinue.Text = "Pause" End If End Sub |
停止线程则使用Abort()方法：
| Private Sub btnStop_Click(ByVal sender As System.Object, _ ByVal e As System.EventArgs) Handles btnStop.Click Try If Not t2.ThreadState = ThreadState.Stopped Then btnPauseContinue.Enabled = False btnStop.Enabled = False t2.Abort() End If Catch ex As Exception MsgBox(ex.ToString) End Try End Sub |
通过运行示例项目，你会发现自己已经能够使用多线程技术建立应用程序，使应用程序在执行后台事务的时候，仍然保持响应。尽管本文的示例使用的是Web服务，但是相同的原则也可以应用于其它类型的后台事务。例如，你可以改变这个应用程序以读取外部设备（例如温度计或血压计监视设备）的数据。
