WPF下多執行緒的使用方法
一、WPF的執行緒
對於初學wpf的人來說，一般會把所有的程式都在一個執行緒中執行，當資料量較大，需要頻繁重新整理介面時，介面會出現卡頓的情況。
1、當我們開啟一個WPF應用程式即開啟了一個程序，該程序中都會載入兩個重要的執行緒：一個用於呈現使用者介面，另一個用於管理使用者介面。呈現執行緒是一個在後臺執行的隱藏執行緒，因此您通常面對的唯一執行緒 就是 UI執行緒。WPF 要求將其大多數物件與 UI 執行緒進行關聯,這稱之為執行緒關聯，意味著要使用一個 WPF 物件，只能在建立它的執行緒上使用,在其他執行緒上使用它會導致引發執行時異常。
- 一個執行緒用於處理呈現：隱藏在後臺執行
- 一個執行緒用於管理使用者介面：接收輸入、處理事件、繪製螢幕以及執行應用程式程式碼,即UI執行緒。
- 不管是WinForm應用程式還是WPF應用程式，實際上都是一個程序，一個程序可以包含多個執行緒，其中有一個是主執行緒，其餘的是子執行緒。
2、在 WPF 中絕大部分控制元件都繼承自 DispatcherObject，甚至包括 Application。這些繼承自 DispatcherObject 的物件具有執行緒關聯特徵，也就意味著只有建立這些物件例項，且包含了 Dispatcher 的執行緒(通常指預設 UI 執行緒)才能直接對其進行更新操作。
在 WPF 中，DispatcherObject 只能通過與它關聯的 Dispatcher 進行訪問。 例如，後臺執行緒不能更新由 UI 執行緒建立的 Label的內容。
二、 Dispatcher類
1、在UI執行緒中有一個Dispatcher物件，管理每一個需要執行的工作項。Dispatcher會根據每個工作項的優先順序排隊。向Dispatcher列隊中新增工作項時可指定10個不同的級別。那麼問題來了，如果遇到耗時操作的時候，該操作如果依舊發生在UI執行緒中，Dispatcher 列隊中其他的需要執行的工作項都要等待，從而造成介面假死的現象。為了加快響應速度，提高使用者體驗，我們應該儘量保證Dispatcher 列隊中工作項要小。所以，對於耗時操作，我們應該開闢一個新的子執行緒去處理，在操作完成後，通過向UI執行緒的Dispatcher列隊註冊工作項，來通知UI執行緒更新結果。
2、Dispatcher提供兩個註冊工作項的方法：Invoke 和 BeginInvoke。
這兩個方法均排程一個委託來執行。Invoke 是同步呼叫，也就是說，直到 UI 執行緒實際執行完該委託它才返回。BeginInvoke是非同步的，將立即返回。
- Dispatcher實際上並不是多執行緒
- 子執行緒不能直接修改UI執行緒，必須通過向UI執行緒中的Dispatcher註冊工作項來完成
- Dispatcher 是單例模式，暴露了一個靜態的CurrentDispatcher方法用於獲得當前執行緒的Dispatcher
- 每一個UI執行緒都至少有一個Dispatcher，一個Dispatcher只能在一個執行緒中執行工作。
3、UI執行緒中建立的物件，如何在非UI執行緒中更新
參考：https://www.cnblogs.com/chillsrc/p/4482691.html
（1）前臺，建立物件
<Window x:Class="WpfApp1.WindowThd"
xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
Title="WindowThd" Height="300" Width="400">
<Grid>
<StackPanel>
<Label x:Name="lblHello">歡迎你光臨WPF的世界!</Label>
<Button Name="btnThd" Click="btnThd_Click" >多執行緒同步呼叫</Button>
<Button Name="btnAppBeginInvoke" Click="btnAppBeginInvoke_Click" >BeginInvoke 非同步呼叫</Button>
</StackPanel>
</Grid>
</Window>（2）後臺建立非UI執行緒，若直接更新UI執行緒的物件就會報錯
namespace WpfApp1
{
/// <summary>
/// WindowThd.xaml 的互動邏輯
/// </summary>
public partial class WindowThd : Window
{
public WindowThd()
{
InitializeComponent();
}
//更新UI執行緒建立的物件
private void ModifyUI()
{
// 模擬一些工作正在進行
Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(2));
lblHello.Content = "歡迎你光臨WPF的世界,Dispatcher";
}
//開啟非UI執行緒
private void btnThd_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
Thread thread = new Thread(ModifyUI);
thread.Start();
}
}
}程式報錯：
正確方法：
修改上面的ModifyUI()函式
方法一：使用Invoke
private void ModifyUI()
{
// 模擬一些工作正在進行
Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(2));
//lblHello.Content = "歡迎你光臨WPF的世界,Dispatcher";
this.Dispatcher.Invoke(DispatcherPriority.Normal, (ThreadStart)delegate()
{
lblHello.Content = "歡迎你光臨WPF的世界,Dispatche 同步方法 ！！";
});
}方法二：使用 BeginInvoke
private void btnAppBeginInvoke_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
new Thread(() =>
{
Application.Current.Dispatcher.BeginInvoke(DispatcherPriority.Normal,
new Action(() =>
{
Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(2));
this.lblHello.Content = "歡迎你光臨WPF的世界,Dispatche 非同步方法！！"+ DateTime.Now.ToString();
}));
}).Start();
}三、實驗測試
1、簡單測試
做了一個上位機，接收光譜儀的資料，並將線陣CMOS的資料繪製成圖，一直存在介面卡頓的問題。
ShowCCD()函式用來將串列埠接收的資料繪製成圖。在串列埠接收處理事件中，接收完一幀資料後再呼叫ShowCCD()函式繪圖。
方式一：
直接呼叫：
ShowCCD();測試效果：
整個介面非常卡頓，CPU佔到了61%。
方法二：使用Dispatcher.Invoke
this.Dispatcher.Invoke(ShowCCD);測試效果：
頁面相對較為卡頓，CPU佔用42%.
方法三：
使用Dispatcher.BeginInvoke
this.Dispatcher.BeginInvoke((Action)delegate(){ShowCCD();});出現報錯。
降低傳送的幀數後，可以顯示。
通過以上分析程式卡頓的原因的我在UI執行緒上接收資料，並使用Dispatcher類顯示資料，實際上還是執行在UI執行緒上，造成卡頓。
四、優化方案
1、原來的主視窗還是用來進行資料的接收及資料的運算處理，即資料處理過程還是執行在UI執行緒。
2、新建一個wpf視窗，這個視窗使用zedgraph控制元件出圖，開啟一個Timer定時器執行緒定時重新整理介面，定時20ms，即重新整理頻率為50HZ,若重新整理的速率和接收資料的速率設定為一樣快，我認為也沒有必要，太快的重新整理速率人眼也分辨不出來。
private void Window_Loaded(object sender, RoutedEventArgs e)
{
// savepicture_th = new Thread(new ThreadStart(savepicture));
// savepicture_th.Start(); //啟動執行緒
// savepicture();
//這種定時器不是工作在UI執行緒
System.Timers.Timer timer = new System.Timers.Timer(20);//例項化Timer類，設定間隔時間為20毫秒；
timer.Elapsed += new System.Timers.ElapsedEventHandler(theout); //註冊中斷事件
timer.Start();//啟動定時器
}
//時間中斷事件 以50Hz的頻率重新整理介面
public void theout(object source, System.Timers.ElapsedEventArgs e)
{
showChart1(MainWindow.aveccdData0);
}
PointPairList list2 = new PointPairList();
private void showChart1(double[] value)
{
list2.Clear();//清空陣列
zedGraphControl.GraphPane.Title.Text = "";
zedGraphControl.GraphPane.XAxis.Title.Text = "";
zedGraphControl.GraphPane.YAxis.Title.Text = "";
zedGraphControl.GraphPane.XAxis.Scale.Min = 0; //X軸最小值0
//zedGraphControl1.GraphPane.XAxis.Scale.MaxAuto = true; //X軸最大30
zedGraphControl.GraphPane.XAxis.Scale.Max = 520;
zedGraphControl.GraphPane.XAxis.Scale.MinorStep = 10;
zedGraphControl.GraphPane.XAxis.Scale.MajorStep = 100;
zedGraphControl.GraphPane.YAxis.Scale.Min = 0;
zedGraphControl.GraphPane.YAxis.Scale.Max = 2000;
zedGraphControl.GraphPane.YAxis.Scale.MinorStep = 20;
zedGraphControl.GraphPane.YAxis.Scale.MajorStep = 500;
zedGraphControl.AxisChange();
for (int j = 0; j < value.Length; j++)
list2.Add(j, value[j]);
this.Dispatcher.Invoke(RefreshInterface);//切換到UI執行緒更新介面
}
//重新整理介面
private void RefreshInterface()
{
zedGraphControl.GraphPane.CurveList.Clear();
zedGraphControl.GraphPane.AddCurve("", list2, System.Drawing.Color.Red, SymbolType.None);//繪製圖表
// zedGraphControl.AxisChange();//重新整理介面
zedGraphControl.Refresh();
}Timer定時器執行緒裡重新整理介面時，必須使用Dispatcher類，若在Timer定時器執行緒裡直接重新整理介面就會報錯，這違反了WPF下用其他執行緒重新整理介面的規則。
如果使用定時器DispatcherTimer則不需要使用Dispatcher類，因為DispatcherTimer就是在UI執行緒中，僅是猜測未經實驗。
測試效果：介面完全不卡頓，CPU佔用率10%。
