Томский политехнический университет
Опубликован: 23.01.2013 | Доступ: платный | Студентов: 21 / 4 | Длительность: 12:09:00
Самостоятельная работа 6:

Создание многопоточного Windows - приложения

Аннотация: В рамках данного практического задания реализуется многопоточное Windows приложение, которое асинхронно выполняет три различных метода.

  • Первый метод отрисовывает в бесконечном цикле прямоугольники;
  • Второй метод отрисовывает в бесконечном цикле эллипсы;
  • Третий метод генерировал бы N число символов и записывал бы их в TextBox.
  1. Создадим проект Windows Form Application и назовем его "MultithreadingWinFormApplication":
  2. В созданном новом проекте разместите следующие элементы управления следующим образом:

    На главное форме располагаются следующие ЭУ:

    • 4 Button - ЭУ кнопка, для управления потоками;
    • 2 Panel - ЭУ панель, для отрисовки графических объектов (Rectangle,Ellipse);
    • 1 TextBox (Multiline) -ЭУ текстовое поле, для вывода 500 случайно-сгенерированных чисел.
  3. Реализуем следующий код в методах:
    using System;
    using System.Collections.Generic;
    using System.ComponentModel;
    using System.Data;
    using System.Drawing;
    using System.Linq;
    using System.Text;
    using System.Windows.Forms;
    using System.Threading;
    namespace MultithreadingWinFormApplication
    {
        public partial class Form1 : Form
        {
            public Form1()
            {
                InitializeComponent();
            
            }
         
           private void DrawRectangle()
            {
                try
                {
                    Random rnd = new Random();
                    Graphics g = panel1.CreateGraphics();
                    while (true)
                    {
                        Thread.Sleep(4);
                        g.DrawRectangle(Pens.Pink, 0, 0, rnd.Next(this.Width), rnd.Next(this.Height));
                    }
                }
                catch (Exception ex) { }
            }
            private void DrawEllipse()
            {
                try
                {
                    Random rnd = new Random();
                    Graphics g = panel2.CreateGraphics();
                    while (true)
                    {
                        Thread.Sleep(4);
                        g.DrawEllipse(Pens.Yellow, 0, 0, rnd.Next(this.Width), rnd.Next(this.Height));
                    }
                }
                catch (Exception ex) { }
            }
            private void RandomNumber()
            {
      	 try
                {
                Random rnd = new Random();
                for (int i = 0; i < 500; i++)
                {
                    RandomNumberTextBox.Text += rnd.Next().ToString();
                }
                         
                }
                catch (Exception ex) { MessageBox.Show(ex.Message); }
            }
            private void StartThreadingButton_Click(object sender, EventArgs e)
            {
                    DrawRectangle();
                    DrawEllipse();
                    RandomNumber();
            }
        private void FirstMethodButton_Click(object sender, EventArgs e)
            {
                DrawRectangle();
            }
            private void SecondMethodButton_Click(object sender, EventArgs e)
            {
                DrawEllipse();
            }
            private void ThirdMethodButton_Click(object sender, EventArgs e)
            {
                RandomNumber();
            }
        }
    }

    Метод DrawRectangle() - данный метод выполняет отрисовку прямоугольников, в элементе управления Panel1, в бесконечном цикле while;

    Метод DrawEllipse() - данный метод выполняет отрисовку эллипсов, в элементе управления Panel2, в бесконечном цикле while;

    Метод RandomNumber() - данный метод генерирует 500 случайных чисел и записывает их в элемент управления TextBox;

    Метод StartThreadingButton_Click() - обработчик события, который пытается запустить все методы (именно методы, не потоки!) одновременно (методы отрисовки прямоугольников, эллипсов и генератор случайных чисел) при нажатии на кнопку StartThreadingButton;

    Метод FirstMethodButton_Click() - обработчик события, который запускает метод DrawRectangle() при нажатии на кнопку FirstMethodButton;

    Метод SecondMethodButton_Click() - обработчик события, который запускает метод DrawEllipse() при нажатии на кнопку SecondMethodButton;

    Метод ThirdMethodButton_Click() - обработчик события, который запускает метод RandomNumber() при нажатии на кнопку ThirdMethodButton.

  4. Запустим программу нажатием кнопки "Отрисовка прямоугольников". Запустится процесс отрисовки прямоугольников в первой панели (panel1), при этом все остальные ЭУ и сама форма будут не доступны для каких либо действий, т.к программа выполняет действие в один поток, который полностью "уходит" в бесконечный цикл, что приводит к зависанию формы и соответственно программы:
  5. Для того, чтобы программа не зависала, необходимо распараллелить выполнение методов:
    namespace MultithreadingWinFormApplication
    {
        public partial class Form1 : Form
        {
            public Form1()
            {
                InitializeComponent();
                thread1 = new Thread(new ThreadStart(DrawRectangle));
                thread2 = new Thread(new ThreadStart(DrawEllipse));
                thread3 = new Thread(new ThreadStart(RandomNumber));
            }
            Thread thread1;
            Thread thread2;
            Thread thread3;
    }
           private void StartThreadingButton_Click(object sender, EventArgs e)
            {
                try
                {
                    thread1.Start();
                    thread2.Start();
                    thread3.Start();
                }
                catch (Exception ex) { }
            }
            private void FirstMethodButton_Click(object sender, EventArgs e)
            { 
                  
                thread1.Start();
          
            }
            private void SecondMethodButton_Click(object sender, EventArgs e)
            {
             
                thread2.Start();
             
            }
            private void ThirdMethodButton_Click(object sender, EventArgs e)
            {
      
                thread3.Start();
             }

    Как видно из когда, теперь методы будут выполняться в три различных потока:

    • thread1 - вызывает метод DrawRectangle();
    • thread2 -вызывает метод DrawEllipse();
    • thread3 - вызывает метод RandomNumber().
  6. Запустим программу. Первые два метода, по отрисовке рисунка (с использованием бесконечных циклов) отработают нормально, и при этом независимо друг от друга:

    Третий метод, при выполнение, выдаст ошибку при обращении к элементу TextBox из дочернего потока:

    Примечание. Визуальные компоненты WinForms устроены таким образом, что доступ к ним разрешается только из главного потока. У каждого наследника Control (в нашем случае TextBox), есть метод Invoke, который "заставляет" главный поток выполнить метод указанный в Invoke.

  7. Для доступа к элементу TextBox необходимо использовать специальный метод Invoke (см примечание):
    private void RandomNumber()
            {
                try
                {
                Random rnd = new Random();
                RandomNumberTextBox.Invoke((MethodInvoker)delegate()
               {
                   for (int i = 0; i < 500; i++)
                   {
                       RandomNumberTextBox.Text += rnd.Next().ToString();
                   }
               });
                         
                }
                catch (Exception ex) { MessageBox.Show(ex.Message); }
            }
  8. Повторно запустим программу и нажмем на кнопку "Запустить все методы". В итоге в программе отобразится следующее:
  9. Выполнение метода RandomNumber(), который генерирует 500 случайных чисел и записывает их в TextBox, выполняется медленно, и будет целесообразно распараллелить выполнение генерирования случайных чисел в цикле for(). Для этого используем цикл Parallel.For():
    private void RandomNumber()
            {
                try
                {
                Random rnd = new Random();
             
                Parallel.For(0, 500, i =>
                       {   RandomNumberTextBox.Invoke((MethodInvoker)delegate()
                         {
                           RandomNumberTextBox.Text += rnd.Next().ToString();
                         });
               });
                         
                }
                catch (Exception ex) { MessageBox.Show(ex.Message); }
            }
  10. Для того, что бы была возможность штатно останавливать выполнение методов в различных потоках на форме, разместим на форме - еще одну кнопку:
  11. Добавим кнопке StopThreadsButton - событие StopThreadsButton_Click() в котором вызовем метод Suspend() у каждого потока:
    private void StopThreadsButton_Click(object sender, EventArgs e)
            {
          	     thread1.Suspend();
                thread2.Suspend();
                thread3.Suspend();
            }

    Примечание. Метод Suspend()- приостанавливает работу потока; если работа потока уже приостановлена, не оказывает влияния.

  12. Также добавим самой форме обработчик событий, который бы вызывался после закрытия формы - FormClosed:

    Рис. 17.8.
  13. Добавим в событие Form1_FormClosed код, который бы завершал работу всех потоков при закрытии формы с помощью метода Abort():
    private void Form1_FormClosed(object sender, FormClosedEventArgs e)
            {
                thread1.Abort();
                thread2.Abort();
                thread3.Abort();
            }

    Примечание: Метод Abort() инициирует процесс завершения потока.

    Листинг кода программы:

    using System;
    using System.Collections.Generic;
    using System.ComponentModel;
    using System.Data;
    using System.Drawing;
    using System.Linq;
    using System.Text;
    using System.Windows.Forms;
    using System.Threading;
    using System.Threading.Tasks;
    namespace MultithreadingWinFormApplication
    {
        public partial class Form1 : Form
        {
            public Form1()
            {
                InitializeComponent();
                thread1 = new Thread(new ThreadStart(DrawRectangle));
                thread2 = new Thread(new ThreadStart(DrawEllipse));
                thread3 = new Thread(new ThreadStart(RandomNumber));
            }
            Thread thread1;
            Thread thread2;
            Thread thread3;
            private void DrawRectangle()
            {
                try
                {
                    Random rnd = new Random();
                    Graphics g = panel1.CreateGraphics();
                    while (true)
                    {
                        Thread.Sleep(4);
                        g.DrawRectangle(Pens.Pink, 0, 0, rnd.Next(this.Width), rnd.Next(this.Height));
                    }
                }
                catch (Exception ex) { }
            }
            private void DrawEllipse()
            {
                try
                {
                    Random rnd = new Random();
                    Graphics g = panel2.CreateGraphics();
                    while (true)
                    {
                        Thread.Sleep(4);
                        g.DrawEllipse(Pens.Yellow, 0, 0, rnd.Next(this.Width), rnd.Next(this.Height));
                    }
                }
                catch (Exception ex) { }
            }
            private void RandomNumber()
            {
                try
                {
                Random rnd = new Random();
             
                Parallel.For(0, 500, i =>
                       {   RandomNumberTextBox.Invoke((MethodInvoker)delegate()
                         {
                           RandomNumberTextBox.Text += rnd.Next().ToString();
                         });
               });
                         
                }
                catch (Exception ex) { MessageBox.Show(ex.Message); }
            }
            private void StartThreadingButton_Click(object sender, EventArgs e)
            {
                try
                {
                    thread1.Start();
                    thread2.Start();
                    thread3.Start();
                }
                catch (Exception ex) { }
            }
            private void FirstMethodButton_Click(object sender, EventArgs e)
            { 
                  
                    thread1.Start();
          
            }
            private void SecondMethodButton_Click(object sender, EventArgs e)
            {
             
                thread2.Start();
             
            }
            private void ThirdMethodButton_Click(object sender, EventArgs e)
            {
      
                thread3.Start();
              
            }
            private void StopThreadButton_Click(object sender, EventArgs e)
            {
                thread1.Suspend();
                thread2.Suspend();
                thread3.Suspend();
             
            }
            private void Form1_FormClosed(object sender, FormClosedEventArgs e)
            {
                thread1.Abort();
                thread2.Abort();
                thread3.Abort();
            }
           
          
        }
    }
Владимир Каширин
Владимир Каширин

Вопрос по Курсу: "Параллельное программирование с использованием MS VisualStudia 2010".

При компиляции Самостоятельного задания (одновременная отрисовка прямоугольников, эллипсов и выдача в текст-бокс случайного числа) среда предупреждает: suspend - устаревшая команда; примените monitor, mutex и т.п.

Создаётся впечатление, что Задание создано в более поздней среде, чем VS 2010.