C# BackgroundWorker 详解

Posted 2020-10-06

在C#程序中，经常会有一些耗时较长的CPU密集型运算，如果直接在 UI 线程执行这样的运算就会出现UI不响应的问题。解决这类问题的主要途径是使用多线程，启动一个后台线程，把运算操作放在这个后台线程中完成。但是原生接口的线程操作有一些难度，如果要更进一步的去完成线程间的通信就会难上加难。

还好 .NET 类库中提供了一个叫做 BackgroundWorker 的类可以比较优雅的解决这类问题。虽然BackgroundWorker 类使用起来比较简单，但其中还是有一些需要注意的细节，下面我们就通过 demo 程序介绍它的主要用法。我们在 demo中计算1到100的累加和，为了演示，每次计算都 sleep 600毫秒，demo 的UI为：

用法概述

在窗体上构建一个BackgroundWorker 实例，在它的 DoWork事件处理函数中添加耗时的运算，然后调用它的RunWorkerAsync方法就可以了。

private BackgroundWorker _demoBGWorker = new BackgroundWorker();
_demoBGWorker.DoWork += BGWorker_DoWork;
_demoBGWorker.RunWorkerAsync();
private void BGWorker_DoWork(object sender, DoWorkEventArgs e)
{
    //在这里执行耗时的运算。
    int sum = 0;
    for (int i = 0; i <= 100; i++)
    {
        sum += i;
    }
}

是不是有点太简单了？那么让我们考虑下面的问题：

如果我们想要把参数传递给运算过程该怎么做？
在运算过程中我们希望把实时的信息显示在UI上该怎么办？
如果我们想要取消正在进行的运算该怎么办？
如果运算过程出现异常我们又该如何处理？

接下来我们就一个一个的处理这些问题。

把参数传递给运算过程

直接把100写死到运算过程中可不好，我们还打算允许用户指定求和的范围呢！所以需要把100作为参数传递给计算过程。在概述中我们通过调用RunWorkerAsync方法启动计算过程，其实这个方法可以接受一个 object 类型的参数。通过它我们就可以把任何数据传递给计算过程：

//别忘了设置滚动条。
this.progressBarSum.Maximum = 100;
_demoBGWorker.RunWorkerAsync(100);
//下面是更新后的 BGWorker_DoWork 方法：
private void BGWorker_DoWork(object sender, DoWorkEventArgs e)
{
    //在这里执行耗时的运算。
    int endNumber = 0;
    if(e.Argument != null)
    {
        endNumber = (int)e.Argument;
    }
    int sum = 0;
    for (int i = 0; i <= endNumber; i++)
    {
        sum += i;
    }
}

BGWorker_DoWork事件处理函数通过参数 e 的Argument属性传来了我们期望的运算信息。

把消息传递给UI

由于计算过程比较长，我们在通过进度条来显示当前进度的同时，还希望能实时的把计算的中间结果显示在UI上。当然，BackgroundWorker对这个用例也提供了很好的支持。它允许我们在执行计算的过程中给UI线程发送消息，下面看看具体的做法：

_demoBGWorker.WorkerReportsProgress = true;
_demoBGWorker.ProgressChanged += BGWorker_ProgressChanged;

首先要把WorkerReportsProgress 属性设置为 true，然后为ProgressChanged 事件添加处理方法：

private void BGWorker_ProgressChanged(object sender, ProgressChangedEventArgs e)
{
    //修改进度条的显示。
    this.progressBarSum.Value = e.ProgressPercentage;

    //如果有更多的信息需要传递，可以使用 e.UserState 传递一个自定义的类型。
    //这是一个 object 类型的对象，您可以通过它传递任何类型。
    //我们仅把当前 sum 的值通过 e.UserState 传回，并通过显示在窗口上。
    string message = e.UserState.ToString();
    this.labelSum.Text = message;
}

继续更新 BGWorker_DoWork方法：

private void BGWorker_DoWork(object sender, DoWorkEventArgs e)
{
    BackgroundWorker bgWorker = sender as BackgroundWorker;
    int endNumber = 0;
    if(e.Argument != null)
    {
        endNumber = (int)e.Argument;
    }

    int sum = 0;
    for (int i = 0; i <= endNumber; i++)
    {
        sum += i;
        
        string message = "Current sum is: " + sum.ToString();
        //ReportProgress 方法把信息传递给 ProcessChanged 事件处理函数。
        //第一个参数类型为 int，表示执行进度。
        //如果有更多的信息需要传递，可以使用 ReportProgress 的第二个参数。
        //这里我们给第二个参数传进去一条消息。
        bgWorker.ReportProgress(i, message);
        Thread.Sleep(600);
    }
}

OK，现在已经可以看到进度条和执行信息的更新了。

取消操作

在执行过程中允许用户取消当前的操作是一个基本的设计，BackgroundWorker自然有很好的支持：

_demoBGWorker.WorkerSupportsCancellation = true;

和WorkerReportsProgress属性一样，如果要支持取消操作我们需要设置 WorkerSupportsCancellation属性为 true。并且还要在BGWorker_DoWork方法中进行支持，在 for 循环中 Thread.Sleep(600)后面添加代码：

bgWorker.ReportProgress(i, message);
Thread.Sleep(600);

//在操作的过程中需要检查用户是否取消了当前的操作。
if (bgWorker.CancellationPending == true)
{
    e.Cancel = true;
    break;
}

如果检测到用户点击的取消按钮，就退出当前的计算过程。下面是点击取消按钮时要调用的代码：

_demoBGWorker.CancelAsync();

现在已经可以支持取消操作了，赶快试试吧！

异常处理

如果在计算过程中发生了异常该怎么处理？有没有办法知道计算过程已经结束？当然要有，即便是正常的结束也需要拿到计算的结果。

_demoBGWorker.RunWorkerCompleted += BGWorker_RunWorkerCompleted;
private void BGWorker_RunWorkerCompleted(object sender, RunWorkerCompletedEventArgs e)
{
    //如果用户取消了当前操作就关闭窗口。
    if (e.Cancelled)
    {
        this.Close();
    }

    //计算已经结束，需要禁用取消按钮。
    this.btnCancel.Enabled = false;

    //计算过程中的异常会被抓住，在这里可以进行处理。
    if (e.Error != null)
    {
        Type errorType = e.Error.GetType();
        switch (errorType.Name)
        {
            case "ArgumentNullException":
            case "MyException":
                //do something.
                break;
            default:
                //do something.
                break;
        }
    }

    //计算结果信息：e.Result
    //use it do something.
}

RunWorkerCompleted 事件处理函数会在DoWork 事件处理函数返回后被调用。通过它我们可以进行一些运算结束后的操作，比如禁用取消按钮，异常处理，结果显示等。
注意，如果想要拿到 e.Result，您需要在BGWorker_DoWork方法中设置 e.Result属性，如：

e.Result = sum;

 

总结，BackgroundWorker 类功能完善且使用简便，实在是处理异步耗时操作的利器！