.NET Framework中定時器timer的單線程與多線程使用講解

如果你需要使用規律的時間間隔重復執行一些方法，最簡單的方式是使用定時器（timer）。與下邊的例子相比，定時器可以便捷、高效地使用內存和資源：

new Thread (delegate() {
 while (enabled)
 {
 DoSomeAction();
 Thread.Sleep (TimeSpan.FromHours (24));
 }
 }).Start();

這不僅僅會永久占用一個線程，而且如果沒有額外的代碼，DoSomeAction每天都會發生在更晚的時間。定時器解決了這些問題。

.NET Framework 提供了 4 種定時器。下邊兩個類是通用的多線程定時器：

（1）System.Threading.Timer
（2）System.Timers.Timer
另外兩個是專用的單線程定時器：

（3）System.Windows.Forms.Timer （Windows Forms 的定時器）
（4）System.Windows.Threading.DispatcherTimer （WPF 的定時器）
多線程定時器更加強大、精確并且更加靈活，而單線程定時器對于一些簡單的更新 Windows Forms 和 WPF 控件的任務來說是安全的，并且更加便捷。

1.多線程定時器Permalink

System.Threading.Timer是最簡單的多線程定時器：它僅僅有一個構造方法和兩個普通方法（取悅于極簡主義者，還有本書作者！）。在接下來的例子中，一個定時器在 5 秒鐘之后調用Tick方法來打印 “ tick… “，之后每秒打印一次直到用戶按下回車鍵：

using System;
using System.Threading;

class Program
{
 static void Main()
 {
 // 首次間隔 5000ms，之后間隔 1000ms
 Timer tmr = new Timer (Tick, "tick...", 5000, 1000);
 Console.ReadLine();
 tmr.Dispose(); // 停止定時器并執行清理工作
 }

 static void Tick (object data)
 {
 // 這里運行在一個線程池線程上
 Console.WriteLine (data); // 打印 "tick..."
 }
}

之后可以通過調用Change方法來改變定時器的時間間隔。如果你希望定時器只觸發一次，可以指定Timeout.Infinite作為構造方法的最后一個參數。

.NET Framework 在System.Timers命名空間下提供了另一個名字相同的定時器類。它只是封裝了 System.Threading.Timer，并在使用完全相同的底層引擎的前提下提供額外的便利。下面是增加功能的簡介：

（1）實現了Component，允許用于 Visual Studio 的設計器中。
（2）Interval屬性代替了Change方法。
（3）Elapsed事件代替了回調委托。
（4）Enabled屬性用于開始或停止定時器（默認值是false）。
（5）Start和Stop方法，避免對Enabled屬性感到困惑。
（6）AutoReset標識來指定是否為可重復的事件（默認為true）。
SynchronizingObject屬性提供Invoke和BeginInvoke方法，用于在 WPF 和 Windows Forms 控件上安全調用方法。
這有個例子：

using System;
using System.Timers; // 命名空間是 Timers 而不是 Threading

class SystemTimer
{
 static void Main()
 {
 Timer tmr = new Timer(); // 無需任何參數
 tmr.Interval = 500;
 tmr.Elapsed += tmr_Elapsed; // 使用事件代替委托
 tmr.Start(); // 開啟定時器
 Console.ReadLine();
 tmr.Stop(); // 停止定時器
 Console.ReadLine();
 tmr.Start(); // 重啟定時器
 Console.ReadLine();
 tmr.Dispose(); // 永久停止定時器
 }

 static void tmr_Elapsed (object sender, EventArgs e)
 {
 Console.WriteLine ("Tick");
 }
}

多線程定時器使用線程池來允許少量線程服務多個定時器。這意味著，回調方法或Elapsed事件每次可能會在不同的線程上觸發。此外，不論之前的Elapsed是否完成執行，Elapsed總是幾乎按時觸發。因此，回調方法或事件處理器必須是線程安全的。

多線程定時器的精度依賴于操作系統，通常是在 10-20 ms 的區間。如果需要更高的精度，你可以使用本地互操作（native interop）來調用 Windows 多媒體定時器，可以讓精度提升到 1 ms。它定義在 winmm.dll 中，首先調用timeBeginPeriod來通知操作系統你需要更高的定時器精度，然后調用timeSetEvent來啟動多媒體定時器。當使用完成后，調用timeKillEvent停止定時器，最后調用timeEndPeriod通知操作系統你不在需要更高的定時器精度了。可以通過搜索關鍵字 dllimport winmm.dll timesetevent 在網上找到完整的例子。

2.單線程定時器Permalink

.NET Framework 提供了兩個定時器，為消除WPF 和 Windows Forms 應用程序的線程安全問題而設計：

System.Windows.Threading.DispatcherTimer（WPF）
System.Windows.Forms.Timer（Windows Forms）
單線程定時器不是被設計成能在其特定的環境外工作的。例如，如果在 Windows 系統服務應用程序中使用 Windows Forms 定時器，Timer事件不會觸發！

它們暴露的成員都像System.Timers.Timer一樣（Interval、Tick、Start和Stop），并且用法也類似。但是不同之處在于其內部是如何工作的。它們不是使用線程池來產生定時器事件，WPF 和 Windows Forms 定時器依賴于 UI 模型的底層消息循環機制（message pumping mechanism）。意味著Tick事件總是在創建該定時器的那個線程觸發，在通常的程序中，它也就是管理所有 UI 元素和控件的那個線程。這有很多好處：

單線程計時器比較安全,對于更新 Windows Forms controls或者WPF這種簡單任務來說更方便。在WPF或Windows Forms中安全的調用方法的SynchronizingObject對象。
單線程計時器是被設計成屬于他們執行環境的計時器，如果你在一個Windows服務應用程序中使用Windows Forms的Timer，timer 事件并不會被觸發，只有在對應的環境下才會被觸發。
像System.Timers.Timer一樣，他們也提供了相同的成員(Interval,Tick,Start,Stop)，但是他們內部的工作原理不同，WPF和Windows Forms的計時器使用消息循環機制來取代線程池產生消息的機制。

你可以不必考慮線程安全。
新的Tick在之前的Tick完成執行前不會觸發。
你可以直接在Tick時間事件的處理代碼中更新 UI 控件，而不需要調用Control.Invoke或Dispatcher.Invoke。
這聽起來好的難以置信，直到你意識到使用這些定時器的程序并不是真正的多線程，不會有并行執行。一個線程服務于所有定時器，并且還處理 UI 事件。這帶來了單線程定時器的缺點：

除非Tick事件處理器執行的很快，否則 UI 會失去響應。
這使得 WPF 和 Windows Forms 定時器僅適用于小任務，通常就是那些更新 UI 外觀的任務（例如，顯示時鐘或倒計時）。否則，你就需要多線程定時器。

在精度方面，單線程定時器與多線程定時器類似（幾十毫秒），但是通常精度更低，因為它們會被其它 UI 請求（或其它定時器事件）推遲。

單線程計時器基于Windows消息循環，應用程序會同步的處理計時器的消息。會發現UI界面相應速度比較慢。解決這個問題的方法是使用多線程計時器。
單線程計時器的缺點：除非Tick事件的處理代碼執行的非常快，否則UI界面會變得響應很慢。所以 WPF和Windows Forms的計時器都非常適合小任務，尤其是界面更新的任務。例如時鐘和計數顯示。否則，你需要一個多線程計時器

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