【愚公系列】2023年12月 Winform控件专题 BackgroundWorker控件详解

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愚公搬代码

修改于 2023-12-28 08:11:30

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🚀前言

Winform控件是Windows Forms中的用户界面元素，它们可以用于创建Windows应用程序的各种视觉和交互组件，例如按钮、标签、文本框、下拉列表框、复选框、单选框、进度条等。开发人员可以使用Winform控件来构建用户界面并响应用户的操作行为，从而创建功能强大的桌面应用程序。

🚀一、BackgroundWorker控件详解

BackgroundWorker控件是Windows Forms中提供的一个轻量级组件，用于在后台线程中执行耗时的操作，避免阻塞UI线程，提高应用程序的响应性能。BackgroundWorker控件通过在异步线程中执行操作，并在操作完成后在UI线程上引发事件来完成此目的。

BackgroundWorker控件提供了以下事件和方法，以方便在异步操作中实现进度报告、取消操作、完成操作等功能：

事件：

DoWork：异步线程执行操作的事件。
ProgressChanged：异步线程报告操作进度的事件。
RunWorkerCompleted：异步操作完成时引发的事件。

方法：

RunWorkerAsync：启动异步操作的方法。
CancelAsync：请求取消异步操作的方法。

使用BackgroundWorker控件时，需要注意以下几点：

在DoWork事件中执行耗时的操作，不能调用UI线程上的控件，如需更新UI上的控件，需要在ProgressChanged事件中调用。
在RunWorkerCompleted事件中发生的任何异常都会被视为未处理异常，并导致应用程序崩溃。
如果需要在DoWork事件中定期检查是否已请求取消异步操作，可以使用CancellationPending属性，该属性为只读属性，如果已请求取消操作，则为true，否则为false。

🔎1.属性介绍

🦋1.1 WorkerReportsProgress

BackgroundWorker控件的WorkerReportsProgress属性用于指示是否支持异步报告进度。如果将其设置为true，则可以在异步操作中使用ReportProgress方法报告进度。如果设置为false，则不能使用ReportProgress方法，否则会引发InvalidOperationException异常。

WorkerReportsProgress属性的默认值为false。如果需要在异步操作中报告进度，则必须将其设置为true。

下面是一个示例，演示如何设置WorkerReportsProgress属性并在异步操作中报告进度：

private void backgroundWorker1_DoWork(object sender, DoWorkEventArgs e)
{
    // 设置WorkerReportsProgress属性为true
    backgroundWorker1.WorkerReportsProgress = true;

    // 执行耗时的操作
    for (int i = 0; i <= 100; i++)
    {
        Thread.Sleep(50);
        // 报告进度
        backgroundWorker1.ReportProgress(i);
    }
}

private void backgroundWorker1_ProgressChanged(object sender, ProgressChangedEventArgs e)
{
    // 更新UI上的控件
    progressBar1.Value = e.ProgressPercentage;
}

private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
    // 启动异步操作
    backgroundWorker1.RunWorkerAsync();
}

在上述示例中，需要在DoWork事件中将WorkerReportsProgress属性设置为true，以启用ReportProgress方法，然后在循环中调用ReportProgress方法报告进度。在ProgressChanged事件中更新UI上的进度条控件。

🦋1.2 WorkerSupportsCancellation

BackgroundWorker控件是一个可用于执行后台操作的组件。它提供了一个异步操作模型，可以允许后台线程执行操作，并在操作完成后通知前台线程。

WorkerSupportsCancellation属性是BackgroundWorker控件的一个属性，用于指示后台操作是否支持取消。当WorkerSupportsCancellation属性设置为true时，可以通过调用BackgroundWorker控件的CancelAsync方法来请求取消后台操作。

下面是一个简单的示例，演示如何在Winform中使用BackgroundWorker控件和WorkerSupportsCancellation属性：

private BackgroundWorker backgroundWorker1;

private void buttonStart_Click(object sender, EventArgs e)
{
    // 初始化BackgroundWorker控件
    backgroundWorker1.WorkerSupportsCancellation = true;
    // 启动异步操作
    backgroundWorker1.RunWorkerAsync();
}

private void buttonCancel_Click(object sender, EventArgs e)
{
    // 请求取消异步操作
    backgroundWorker1.CancelAsync();
}

// 后台操作方法
private void backgroundWorker1_DoWork(object sender, DoWorkEventArgs e)
{
    backgroundWorker1.WorkerReportsProgress = true;

    for (int i = 1; i <= 100; i++)
    {
        // 检查是否请求取消
        if (backgroundWorker1.CancellationPending)
        {
            e.Cancel = true;
            break;
        }

        // 模拟长时间操作
        Thread.Sleep(100);

        // 更新进度条
        backgroundWorker1.ReportProgress(i);
    }
}

// 异步操作完成方法
private void backgroundWorker1_RunWorkerCompleted(object sender, RunWorkerCompletedEventArgs e)
{
    if (e.Cancelled)
        MessageBox.Show("异步操作已取消！");
    else if (e.Error != null)
        MessageBox.Show("异步操作发生错误：" + e.Error.Message);
    else
        MessageBox.Show("异步操作已完成！");
}

在这个示例中，当点击“开始”按钮时，创建并启动BackgroundWorker控件，并在其中执行一个模拟的长时间操作。在操作执行过程中，每次更新进度条并检查是否请求取消。当点击“取消”按钮时，调用BackgroundWorker控件的CancelAsync方法来请求取消操作。当异步操作完成时，根据操作是否被取消或是否发生错误来显示相应的提示信息。

通过使用BackgroundWorker控件和WorkerSupportsCancellation属性，可以轻松实现异步操作的取消功能，提高应用程序的用户体验。

🔎2.常用场景

BackgroundWorker控件在Winform应用程序中的常用场景有：

长时间运行的任务：当需要执行耗时的操作时，比如读取大量数据、计算复杂算法、网络请求等，BackgroundWorker可以在后台执行，避免阻塞UI线程，提高用户体验。
操作进度条：在执行长时间运行的任务时，可以使用BackgroundWorker来更新进度条，让用户知道任务的进度和剩余时间。
异步处理问题：在Winform应用程序中，有时需要异步地执行某些操作，比如在窗口关闭时保存数据、进行数据同步等，BackgroundWorker可以帮助实现异步操作，避免阻塞UI线程。
实时更新UI：有些操作需要实时更新UI，比如显示传感器数据、播放音频等，BackgroundWorker可以在后台执行数据处理和更新UI，避免UI线程被阻塞。

🔎3.具体案例

以下是一个利用 BackgroundWorker 控件实现在后台线程中计算斐波那契数列，并将结果显示在 UI 上。

首先，在 UI 界面中添加一个 Label 控件用于显示结果，一个 Button 控件作为触发事件的按钮，以及一个 BackgroundWorker 控件。

在代码中，先引入 System.ComponentModel 命名空间，这个命名空间包含了 BackgroundWorker 类。

using System.ComponentModel;

在类中定义全局变量和 BackgroundWorker 对象：

public partial class Form1 : Form
{
    private int n = 10; // 计算斐波那契数列的项数
    private long[] fib; // 保存斐波那契数列的数组
    private BackgroundWorker bgWorker; // BackgroundWorker 对象

    public Form1()
    {
        InitializeComponent();

        // 创建 BackgroundWorker 对象
        bgWorker = new BackgroundWorker();

        // 设置 WorkerReportsProgress 和 WorkerSupportsCancellation 属性
        bgWorker.WorkerReportsProgress = true;
        bgWorker.WorkerSupportsCancellation = true;

        // 注册事件处理程序
        bgWorker.DoWork += new DoWorkEventHandler(bgWorker_DoWork);
        bgWorker.ProgressChanged += new ProgressChangedEventHandler(bgWorker_ProgressChanged);
        bgWorker.RunWorkerCompleted += new RunWorkerCompletedEventHandler(bgWorker_RunWorkerCompleted);
    }

    // ...
}

接下来，定义 BackgroundWorker 的三个事件处理程序，分别是 DoWork、ProgressChanged 和 RunWorkerCompleted。这些事件将在后台线程中执行，并用于计算斐波那契数列、更新进度和显示结果。

private void bgWorker_DoWork(object sender, DoWorkEventArgs e)
{
    // 计算斐波那契数列
    fib = new long[n];
    fib[0] = 0;
    fib[1] = 1;

    for (int i = 2; i < n; i++)
    {
        if (bgWorker.CancellationPending)
        {
            e.Cancel = true;
            return;
        }

        fib[i] = fib[i - 2] + fib[i - 1];
        int progress = (int)(((double)i / n) * 100);
        bgWorker.ReportProgress(progress);
        Thread.Sleep(100); // 模拟耗时操作
    }
}

private void bgWorker_ProgressChanged(object sender, ProgressChangedEventArgs e)
{
    // 显示进度条
    progressBar1.Value = e.ProgressPercentage;
}

private void bgWorker_RunWorkerCompleted(object sender, RunWorkerCompletedEventArgs e)
{
    // 显示结果
    if (e.Cancelled)
    {
        label1.Text = "计算取消";
    }
    else if (e.Error != null)
    {
        label1.Text = "计算错误";
    }
    else
    {
        label1.Text = "结果：\n" + string.Join(", ", fib);
    }

    // 恢复按钮状态
    button1.Enabled = true;
}

在按钮的 Click 事件处理程序中，开启 BackgroundWorker 的线程，并禁用按钮以防止用户重复点击。

private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
    button1.Enabled = false; // 禁用按钮

    // 开启线程
    if (!bgWorker.IsBusy)
    {
        bgWorker.RunWorkerAsync();
    }
}

最后，添加一个取消计算的按钮，并在其 Click 事件处理程序中调用 CancelAsync() 方法取消后台线程的计算。

private void button2_Click(object sender, EventArgs e)
{
    if (bgWorker.IsBusy)
    {
        bgWorker.CancelAsync();
    }
}

完整代码：

using System;
using System.ComponentModel;
using System.Threading;
using System.Windows.Forms;

namespace BackgroundWorkerExample
{
    public partial class Form1 : Form
    {
        private int n = 10; // 计算斐波那契数列的项数
        private long[] fib; // 保存斐波那契数列的数组
        private BackgroundWorker bgWorker; // BackgroundWorker 对象

        public Form1()
        {
            InitializeComponent();

            // 创建 BackgroundWorker 对象
            bgWorker = new BackgroundWorker();

            // 设置 WorkerReportsProgress 和 WorkerSupportsCancellation 属性
            bgWorker.WorkerReportsProgress = true;
            bgWorker.WorkerSupportsCancellation = true;

            // 注册事件处理程序
            bgWorker.DoWork += new DoWorkEventHandler(bgWorker_DoWork);
            bgWorker.ProgressChanged += new ProgressChangedEventHandler(bgWorker_ProgressChanged);
            bgWorker.RunWorkerCompleted += new RunWorkerCompletedEventHandler(bgWorker_RunWorkerCompleted);
        }

        private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            button1.Enabled = false; // 禁用按钮

            // 开启线程
            if (!bgWorker.IsBusy)
            {
                bgWorker.RunWorkerAsync();
            }
        }

        private void button2_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            if (bgWorker.IsBusy)
            {
                bgWorker.CancelAsync();
            }
        }

        private void bgWorker_DoWork(object sender, DoWorkEventArgs e)
        {
            // 计算斐波那契数列
            fib = new long[n];
            fib[0] = 0;
            fib[1] = 1;

            for (int i = 2; i < n; i++)
            {
                if (bgWorker.CancellationPending)
                {
                    e.Cancel = true;
                    return;
                }

                fib[i] = fib[i - 2] + fib[i - 1];
                int progress = (int)(((double)i / n) * 100);
                bgWorker.ReportProgress(progress);
                Thread.Sleep(100); // 模拟耗时操作
            }
        }

        private void bgWorker_ProgressChanged(object sender, ProgressChangedEventArgs e)
        {
            // 显示进度条
            progressBar1.Value = e.ProgressPercentage;
        }

        private void bgWorker_RunWorkerCompleted(object sender, RunWorkerCompletedEventArgs e)
        {
            // 显示结果
            if (e.Cancelled)
            {
                label1.Text = "计算取消";
            }
            else if (e.Error != null)
            {
                label1.Text = "计算错误";
            }
            else
            {
                label1.Text = "结果：\n" + string.Join(", ", fib);
            }

            // 恢复按钮状态
            button1.Enabled = true;
        }
    }
}

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