看5大巨頭在AI行業(yè)的未來10年之爭(zhēng)
開始著手寫這個(gè)WPF系列,這里的一站式,就是力爭(zhēng)在每一個(gè)點(diǎn)上能把它講透,當(dāng)然,做不到那么盡善盡美,如果有不對(duì)的地方也歡迎朋友們指正,我會(huì)逐步補(bǔ)充,爭(zhēng)取把這個(gè)系列寫好。
通常,WPF 應(yīng)用程序從兩個(gè)線程開始:一個(gè)用于處理呈現(xiàn),一個(gè)用于管理 UI。呈現(xiàn)線程有效地隱藏在后臺(tái)運(yùn)行,而 UI 線程則接收輸入、處理事件、繪制屏幕以及運(yùn)行應(yīng)用程序代碼。
UI 線程對(duì)一個(gè)名為 Dispatcher 的對(duì)象內(nèi)的工作項(xiàng)進(jìn)行排隊(duì)。 Dispatcher 基于優(yōu)先級(jí)選擇工作項(xiàng),并運(yùn)行每一個(gè)工作項(xiàng),直到完成。每個(gè) UI 線程都必須至少有一個(gè) Dispatcher,并且每個(gè) Dispatcher 都只能在一個(gè)線程中執(zhí)行工作項(xiàng)。
這兩段是MSDN上關(guān)于WPF線程模型的描述。主要介紹了兩個(gè)概念:一,WPF中線程一分為二,一個(gè)用于呈現(xiàn)(Render),一個(gè)用于管理UI;二,在UI線程中,使用了一個(gè)名為Dispatcher的類幫助UI線程處理任務(wù)。
那么這個(gè)線程模型和Dispatcher到底是怎樣的呢,它又有什么特點(diǎn),有什么優(yōu)缺點(diǎn)呢?在正式分析線程模型和Dispatcher之前,我先找一個(gè)插入點(diǎn),希望這個(gè)插入點(diǎn)能為朋友們所理解。
作為一個(gè)PresentaTIon的基架,WPF的使命就是要編寫圖形化的操作界面。而在Windows操作系統(tǒng)上,圖形化界面是建立在消息機(jī)制這個(gè)基礎(chǔ)上的,那么創(chuàng)建一個(gè)窗口,要經(jīng)歷哪些步驟呢?
1. 創(chuàng)建窗口類。 WNDCLASSEX wcex; RegisterClassEx(&wcex);
2. 創(chuàng)建窗口。CreateWindow(…); ShowWindow(…); UpdateWindow(…);
3. 建立消息泵。
while (GetMessage(&msg, NULL, 0, 0))
{
TranslateMessage(&msg);
DispatchMessage(&msg);
}
打個(gè)比方,我們?cè)谝粋€(gè)自動(dòng)化的廠房里生產(chǎn)設(shè)備。基于正規(guī),我們會(huì)首先定義好該設(shè)備的模板,這就是創(chuàng)建窗口類,這里”類”更多表示類別的意思。模板定義完畢,我們可以正式生產(chǎn)設(shè)備了,這就是創(chuàng)建窗口,這個(gè)CreateWindow的時(shí)候會(huì)通過字符串來匹配到我們定義的模板(窗口類)。創(chuàng)建成功后,我們要讓設(shè)備動(dòng)起來,就要像人一樣,體內(nèi)一定要有類似于血液的流傳機(jī)制,把命令傳達(dá)到設(shè)備的各個(gè)部分,這就是消息泵,這個(gè)泵就像我們的心臟一樣,源源不斷的通過GetMessage并Dispatch來分發(fā)血液(消息)。既然我們通過消息來對(duì)設(shè)備下達(dá)指令,那么就要有消息隊(duì)列來存儲(chǔ)消息,在Windows中,線程為基本的調(diào)度單位,這個(gè)消息隊(duì)列就在線程上,當(dāng)循環(huán)使用GetMessage時(shí),就是在當(dāng)前線程的消息隊(duì)列中任勞任怨的取出消息,然后分發(fā)到對(duì)應(yīng)的窗口中去。
那么具體到WPF,它又是一個(gè)怎么樣的情況,如何和老的技術(shù)兼容,又有什么新的突破呢?
WPF引入了Dispatcher的概念,這個(gè)Dispatcher的主要功能類似于Win32中的消息隊(duì)列,在它的內(nèi)部函數(shù),仍然調(diào)用了傳統(tǒng)的創(chuàng)建窗口類,創(chuàng)建窗口,建立消息泵等操作。Dispatcher本身是一個(gè)單例模式,構(gòu)造函數(shù)私有,暴露了一個(gè)靜態(tài)的CurrentDispatcher方法用于獲得當(dāng)前線程的Dispatcher。對(duì)于線程來說,它對(duì)Dispatcher是一無所知的,Dispatcher內(nèi)部維護(hù)了一個(gè)靜態(tài)的List _dispatchers, 每當(dāng)使用CurrentDispatcher方法時(shí),它會(huì)在這個(gè)_dispatchers中遍歷,如果沒有找到,則創(chuàng)建一個(gè)新的Dispatcher對(duì)象,加入到_dispatchers中去。Dispatcher內(nèi)部維護(hù)了一個(gè)Thread的屬性,創(chuàng)建Dispatcher時(shí)會(huì)把當(dāng)前線程賦值給這個(gè)Thread的屬性,下次遍歷查找的時(shí)候就使用這個(gè)字段來匹配是否在_dispatchers中已經(jīng)保存了當(dāng)前線程的Dispatcher。
那么這個(gè)創(chuàng)建窗口,建立消息泵又是什么時(shí)候被調(diào)用的呢?在Dispatcher內(nèi)部,維護(hù)了一個(gè)HwndWrapper的字段,在Dispatcher的構(gòu)造函數(shù)中,調(diào)用了HwndWrapper的構(gòu)造函數(shù),這個(gè)創(chuàng)建窗口類,創(chuàng)建窗口就是在這個(gè)函數(shù)中被調(diào)用的。這里實(shí)際的類是MessageOnlyHwndWrapper,這個(gè)Message-Only,是Windows編程中常用的伎倆,創(chuàng)建一個(gè)隱藏窗口,僅僅用來派發(fā)消息。那么循環(huán)讀取消息的消息泵又是什么時(shí)候建立起來的呢?
Dispatcher對(duì)外提供了一個(gè)靜態(tài)的Run函數(shù),顧名思義,就是啟動(dòng)Dispatcher,在函數(shù)內(nèi)部,調(diào)用了PushFrame函數(shù),在這個(gè)函數(shù)中,可以找到熟悉的GetMessage, TranslateAndDispatchMessage。那么這個(gè)PushFrame是怎么回事,F(xiàn)rame這個(gè)概念又是如何而來的呢?
這個(gè)就是WPF引入的一個(gè)新的概念,嵌套消息泵,就是在一個(gè)While(GetMessage(。..))內(nèi)部又啟動(dòng)了一個(gè)While(GetMessage(。..))。每調(diào)用一次PushFrame,就會(huì)啟動(dòng)一個(gè)新的嵌套的消息泵。每調(diào)用一次GetMessage,就在線程的消息隊(duì)列中取出一個(gè)消息,直至取出WM_QUIT的時(shí)候GetMessage才返回False。這個(gè)GetMessage函數(shù)Windows內(nèi)部進(jìn)行了處理,當(dāng)消息隊(duì)列為空時(shí),掛起執(zhí)行線程,避免死循環(huán)的發(fā)生。關(guān)于嵌套消息泵的優(yōu)缺點(diǎn),我們稍后再講,先來看看Dispatcher是如何處理任務(wù)的: