.NET Framework中定时器timer的单线程与多线程使用讲解

如果你需要使用规律的时间间隔重复执行一些方法，最简单的方式是使用定时器（timer）。与下边的例子相比，定时器可以便捷、高效地使用内存和资源：

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

这不仅仅会永久占用一个线程，而且如果没有额外的代码，DoSomeAction每天都会发生在更晚的时间。定时器解决了这些问题。

.NET Framework 提供了 4 种定时器。下边两个类是通用的多线程定时器：

（1）System.Threading.Timer
（2）System.Timers.Timer
另外两个是专用的单线程定时器：

（3）System.Windows.Forms.Timer （Windows Forms 的定时器）
（4）System.Windows.Threading.DispatcherTimer （WPF 的定时器）
多线程定时器更加强大、精确并且更加灵活，而单线程定时器对于一些简单的更新 Windows Forms 和 WPF 控件的任务来说是安全的，并且更加便捷。

1.多线程定时器Permalink

System.Threading.Timer是最简单的多线程定时器：它仅仅有一个构造方法和两个普通方法（取悦于极简主义者，还有本书作者！）。在接下来的例子中，一个定时器在 5 秒钟之后调用Tick方法来打印 “ tick… “，之后每秒打印一次直到用户按下回车键：

using System;
using System.Threading;

class Program
{
 static void Main()
 {
  // 首次间隔 5000ms，之后间隔 1000ms
  Timer tmr = new Timer (Tick, "tick...", 5000, 1000);
  Console.ReadLine();
  tmr.Dispose();     // 停止定时器并执行清理工作
 }

 static void Tick (object data)
 {
  // 这里运行在一个线程池线程上
  Console.WriteLine (data);     // 打印 "tick..."
 }
}

之后可以通过调用Change方法来改变定时器的时间间隔。如果你希望定时器只触发一次，可以指定Timeout.Infinite作为构造方法的最后一个参数。

.NET Framework 在System.Timers命名空间下提供了另一个名字相同的定时器类。它只是封装了 System.Threading.Timer，并在使用完全相同的底层引擎的前提下提供额外的便利。下面是增加功能的简介：

（1）实现了Component，允许用于 Visual Studio 的设计器中。
（2）Interval属性代替了Change方法。
（3）Elapsed事件代替了回调委托。
（4）Enabled属性用于开始或停止定时器（默认值是false）。
（5）Start和Stop方法，避免对Enabled属性感到困惑。
（6）AutoReset标识来指定是否为可重复的事件（默认为true）。
SynchronizingObject属性提供Invoke和BeginInvoke方法，用于在 WPF 和 Windows Forms 控件上安全调用方法。
这有个例子：

using System;
using System.Timers;  // 命名空间是 Timers 而不是 Threading

class SystemTimer
{
 static void Main()
 {
  Timer tmr = new Timer();    // 无需任何参数
  tmr.Interval = 500;
  tmr.Elapsed += tmr_Elapsed;  // 使用事件代替委托
  tmr.Start();          // 开启定时器
  Console.ReadLine();
  tmr.Stop();          // 停止定时器
  Console.ReadLine();
  tmr.Start();          // 重启定时器
  Console.ReadLine();
  tmr.Dispose();         // 永久停止定时器
 }

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

多线程定时器使用线程池来允许少量线程服务多个定时器。这意味着，回调方法或Elapsed事件每次可能会在不同的线程上触发。此外，不论之前的Elapsed是否完成执行，Elapsed总是几乎按时触发。因此，回调方法或事件处理器必须是线程安全的。

多线程定时器的精度依赖于操作系统，通常是在 10-20 ms 的区间。如果需要更高的精度，你可以使用本地互操作（native interop）来调用 Windows 多媒体定时器，可以让精度提升到 1 ms。它定义在 winmm.dll 中，首先调用timeBeginPeriod来通知操作系统你需要更高的定时器精度，然后调用timeSetEvent来启动多媒体定时器。当使用完成后，调用timeKillEvent停止定时器，最后调用timeEndPeriod通知操作系统你不在需要更高的定时器精度了。可以通过搜索关键字 dllimport winmm.dll timesetevent 在网上找到完整的例子。

2.单线程定时器Permalink

.NET Framework 提供了两个定时器，为消除WPF 和 Windows Forms 应用程序的线程安全问题而设计：

System.Windows.Threading.DispatcherTimer（WPF）
System.Windows.Forms.Timer（Windows Forms）
单线程定时器不是被设计成能在其特定的环境外工作的。例如，如果在 Windows 系统服务应用程序中使用 Windows Forms 定时器，Timer事件不会触发！

它们暴露的成员都像System.Timers.Timer一样（Interval、Tick、Start和Stop），并且用法也类似。但是不同之处在于其内部是如何工作的。它们不是使用线程池来产生定时器事件，WPF 和 Windows Forms 定时器依赖于 UI 模型的底层消息循环机制（message pumping mechanism）。意味着Tick事件总是在创建该定时器的那个线程触发，在通常的程序中，它也就是管理所有 UI 元素和控件的那个线程。这有很多好处：

单线程计时器比较安全,对于更新 Windows Forms controls或者WPF这种简单任务来说更方便。在WPF或Windows Forms中安全的调用方法的SynchronizingObject对象。
单线程计时器是被设计成属于他们执行环境的计时器，如果你在一个Windows服务应用程序中使用Windows Forms的Timer，timer 事件并不会被触发，只有在对应的环境下才会被触发。
像System.Timers.Timer一样，他们也提供了相同的成员(Interval,Tick,Start,Stop)，但是他们内部的工作原理不同，WPF和Windows Forms的计时器使用消息循环机制来取代线程池产生消息的机制。

你可以不必考虑线程安全。
新的Tick在之前的Tick完成执行前不会触发。
你可以直接在Tick时间事件的处理代码中更新 UI 控件，而不需要调用Control.Invoke或Dispatcher.Invoke。
这听起来好的难以置信，直到你意识到使用这些定时器的程序并不是真正的多线程，不会有并行执行。一个线程服务于所有定时器，并且还处理 UI 事件。这带来了单线程定时器的缺点：

除非Tick事件处理器执行的很快，否则 UI 会失去响应。
这使得 WPF 和 Windows Forms 定时器仅适用于小任务，通常就是那些更新 UI 外观的任务（例如，显示时钟或倒计时）。否则，你就需要多线程定时器。

在精度方面，单线程定时器与多线程定时器类似（几十毫秒），但是通常精度更低，因为它们会被其它 UI 请求（或其它定时器事件）推迟。

单线程计时器基于Windows消息循环，应用程序会同步的处理计时器的消息。会发现UI界面相应速度比较慢。解决这个问题的方法是使用多线程计时器。
单线程计时器的缺点：除非Tick事件的处理代码执行的非常快，否则UI界面会变得响应很慢。所以 WPF和Windows Forms的计时器都非常适合小任务，尤其是界面更新的任务。例如时钟和计数显示。否则，你需要一个多线程计时器

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