WPF Dispatcher 是什么，如何使用它(译)

本文翻译自 dotnetpattern 上的一篇文章，原文地址。

Dispatcher 是什么？为什么需要它？在这之前，需要理解线程单元『Apartment』是什么？

线程单元

进程里的所有对象都分组到线程单元里。有两种类型的线程单元:

STA(Single-Threaded Apartments)，单线程单元
MTA(Multi-Threaded Apartments)，多线程单元

单线程单元(STA)

STA 仅仅包含一个线程。STA 中的所有对象都只能从这个线程接收方法调用。对象不需要同步，因为所有方法调用都是从单个线程同步进行的。

STA 需要一个消息队列来处理来自其他线程的调用。当其他线程调用 STA 线程中的对象时，方法调用将在消息队列中排队，并且 STA 对象将从该消息队列接收调用。

多线程单元(MTA)

MTA 包含一个或多个线程。MTA 中的所有对象都可以从任何线程接收调用。所有对象都负责维护其数据的同步。

WPF Dispatcher

WPF 应用程序必须在 STA 线程中启动。STA 有一个消息队列来同步其他单元里的方法调用。其他线程无法直接更新 STA 中的对象。必须将方法调用放入消息队列才能更新 STA 中的对象。

Dispatcher 拥有 STA 线程的消息队列

当你运行 WPF 应用程序时，它会自动创建一个新的 Dispatcher 对象并调用其 Run 方法。Run 方法用于初始化消息队列。

当 WPF 应用程序启动时，它创建两个线程:

渲染线程
UI 线程

UI 线程负责所有用户输入，处理事件，绘制屏幕并运行应用程序代码。渲染线程在后台运行，用于渲染 WPF 界面。

WPF Dispatcher 与 UI 线程相关联。UI 线程在 Dispatcher 对象内调用排队方法。每当更改界面或执行任何事件，或在后台代码中调用方法时，所有这些都发生在 UI 线程中，UI 线程将这些方法排入 Dispatcher 队列里。Dispatcher 将以同步顺序执行这些消息队列里的方法。

所有 WPF 对象是如何引用单个 Dispatcher？

每个 WPF 控件，无论是Window，Button 还是 TextBox，都继承自 DispatcherObject。下面是 Button 类继承结构图。

当 WPF 创建一个 Button 实例时，会调用 DispatcherObject 的受保护的构造函数。DispatcherObject 获得一个 Dispatcher 类型的属性，它将当前线程的引用保存到DispatcherObject 的 Dispatcher 属性。

为什么需要 Dispatcher

WPF 在幕后用 Dispatcher 对象工作，在 UI 线程工作时，我们不需要使用 Dispatcher。

当我们创建一个新的线程来分担工作并想要从该新线程更新UI时，必须需要使用 Dispatcher。只有 Dispatcher 可以从非 UI 线程更新UI中的对象。

Invoke

Invoke 方法采用 Action 或委托并同步执行该方法。这意味着在 Dispatcher 完成方法的执行之前它不会返回。

这里是 Invoke 的一个例子：

public partial class MainWindow : Window
{
    public MainWindow()
    {
        InitializeComponent();
        Task.Factory.StartNew(() =>
        {
            InvokeMethodExample();
        });
    }

    private void InvokeMethodExample()
    {
        Thread.Sleep(2000);
        Dispatcher.Invoke(() =>
        {
            btn1.Content = "By Invoke";
        });
    }
}

上面的代码将使用 Task.Factory 创建一个新线程并立即启动该线程。在 InvokeMethodExample 中，如果我们尝试直接调用以更新 btn1 对象的 Content 属性。它将抛出 System.InvalidOperationException。我们使用了 Dispatcher 的 Invoke 方法。在 Invoke 方法中，传递 Action 并更新 Button 对象的 Content 属性。它不会抛出任何错误并成功更新 Content 属性。

BeginInvoke

BeginInvoke 方法接受一个 Delegate，但它以异步方式执行该方法。这意味着它在调用方法之前理解返回。

public partial class MainWindow : Window
{
    public MainWindow()
    {
        InitializeComponent();
        Task.Factory.StartNew(() =>
        {
            BeginInvokeExample();
        });
    }

    private void BeginInvokeExample()
    {
        DispatcherOperation op = Dispatcher.BeginInvoke(() =>
        {
            btn1.Content = "By BeginInvoke";
        });
    }
}

BeginInvoke 返回一个 DispatcherOperation 对象。此对象可用于了解操作的状态是否已完成。它还提供两个事件 Aborted 和 Completed。