WPF 多线程实现方式详解及应用示例

一、主要知识点说明及代码示例

（一）BackgroundWorker 组件

• 知识点说明：
  BackgroundWorker 是 WPF 中一种相对简单易用的多线程实现方式，它对线程相关的复杂操作进行了封装，使得开发者能较轻松地在后台执行任务并更新 UI 进度。通过设置相关属性（如 WorkerReportsProgress 表示是否可报告进度，WorkerSupportsCancellation 表示是否支持取消操作），关联对应的事件（DoWork 执行后台任务、ProgressChanged 用于在 UI 线程更新进度、RunWorkerCompleted 处理任务完成后的操作），就能实现基本的多线程任务处理且避免直接跨线程访问 UI 元素导致的异常。

• 代码示例及注释：

  using System.ComponentModel;
  using System.Windows;
  namespace WPFBackgroundWorkerExample
  {
  public partial class MainWindow : Window
  {
      private BackgroundWorker backgroundWorker;
      // 1. 在窗口构造函数中初始化 BackgroundWorker
      public MainWindow()
      {
          InitializeComponent();
          backgroundWorker = new BackgroundWorker();
          // 设置可以报告进度
          backgroundWorker.WorkerReportsProgress = true;
          // 设置支持异步取消操作（本示例未详细体现取消操作）
          backgroundWorker.WorkerSupportsCancellation = true;
          // 关联 DoWork 事件，在此事件中执行后台任务
          backgroundWorker.DoWork += BackgroundWorker_DoWork;
          // 关联 ProgressChanged 事件，用于在 UI 线程更新进度显示
          backgroundWorker.ProgressChanged += BackgroundWorker_ProgressChanged;
          // 关联 RunWorkerCompleted 事件，处理任务完成后的操作
          backgroundWorker.RunWorkerCompleted += BackgroundWorker_RunWorkerCompleted;
      }
      private void Button_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
      {
          // 2. 点击按钮时，如果 BackgroundWorker 不忙就启动它执行后台任务
          if (!backgroundWorker.IsBusy)
          {
              backgroundWorker.RunWorkerAsync();
          }
      }
      // 3. 此方法在后台线程中执行具体任务，模拟耗时操作并报告进度
      private void BackgroundWorker_DoWork(object sender, DoWorkEventArgs e)
      {
          for (int i = 0; i < 100; i++)
          {
              // 模拟耗时操作，这里简单地循环计数并暂停一段时间
              System.Threading.Thread.Sleep（100）;//（）换成英文()
              // 报告进度，会触发 ProgressChanged 事件
              backgroundWorker.ReportProgress(i);
          }
      }
      // 4. 在 UI 线程中更新进度条的值，根据 ProgressChanged 事件传递的进度百分比来更新
      private void BackgroundWorker_ProgressChanged(object sender, ProgressChangedEventArgs e)
      {
          // 假设界面上有个名为 progressBar 的进度条控件，将其值设置为接收到的进度百分比
          progressBar.Value = e.ProgressPercentage;
      }
      // 5. 任务完成后触发此事件，可进行一些后续提示等操作，比如弹出提示框告知用户任务已完成
      private void BackgroundWorker_RunWorkerCompleted(object sender, RunWorkerCompletedEventArgs e)
      {
          MessageBox.Show("任务已完成");
      }
  }
  }

（二）Task 并行库

• 知识点说明：
  Task 并行库是功能强大且灵活的多线程实现方式，基于现代的异步编程模型。它能方便地实现各种复杂的多线程任务编排，像并行执行多个任务、等待多个任务完成以及任务的延续等操作。配合 async 和 await 关键字使用，可以让异步代码的编写更简洁易懂，增强代码的可读性。不过对于初学者来说，理解其深层次的任务状态管理、异常处理等概念可能需要花费一定时间。

• 代码示例及注释：

      private async void Button_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
      {
          // 创建并启动一个异步任务，这里模拟一个耗时的计算任务
          Task<int> task = Task.Run(() =>
          {
              int result = 0;
              for (int i = 0; i < 1000000; i++)
              {
                  result += i;
              }
              return result;
          });
  
          // 等待任务完成，并且不会阻塞 UI 线程，使用 await 关键字可以让代码逻辑看起来是顺序执行的
          int finalResult = await task;
          // 在 UI 线程更新界面显示结果，这里假设界面上有个名为 resultTextBlock 的文本块控件
          resultTextBlock.Text = $"计算结果：{finalResult}";
      }

（三）Thread 类（直接使用线程）

• 知识点说明：
  直接使用 Thread 类是最基础的线程操作方式，它提供了对线程的高度控制，开发者可以灵活设置线程的优先级、状态等各种属性，适用于对线程有特殊要求的底层操作场景。但这种方式需要开发者自己处理很多复杂细节，比如线程同步以防止多个线程访问共享资源出现问题，以及手动切换到 UI 线程来更新界面元素（否则会出现异常），容易导致代码复杂且易出错。

• 代码示例及注释：

  using System;
  using System.Threading;
  using System.Windows;
  namespace WPFThreadExample
  {
  public partial class MainWindow : Window
  {
      private Thread thread;
  
      public MainWindow()
      {
          InitializeComponent();
          // 1. 创建一个 Thread 实例，并关联要执行的方法 DoWork
          thread = new Thread(DoWork);
      }
      private void Button_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
      {
          // 2. 点击按钮时，如果线程处于未启动状态就启动它
          if (thread.ThreadState == ThreadState.Unstarted)
          {
              thread.Start();
          }
      }
      private void DoWork()
      {
          while (true)
          {
              // 3. 模拟从硬件设备读取数据等耗时操作，这里简单地休眠
              Thread.Sleep（1000）;//（）换成英文()
              // 4. 使用 Application.Current.Dispatcher.Invoke 方法切换到 UI 线程更新界面，假设界面有个名为 dataTextBlock 的文本块显示读取的数据
              Application.Current.Dispatcher.Invoke(() =>
              {
                  dataTextBlock.Text = $"新数据：{DateTime.Now}";
              });
          }
      }
  }
  }

  希望通过以上对各知识点的详细说明及示例代码展示，能帮助初学者更好地理解和掌握 WPF 多线程的不同实现方式及其应用场景。