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Vorgehensweise: Verwenden eines Hintergrundthreads zum Suchen nach Dateien

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Obwohl die BackgroundWorker-Komponente den System.Threading-Namespace ersetzt und funktionell erweitert, können Sie den System.Threading-Namespace optional für die Abwärtskompatibilität und die zukünftige Verwendung beibehalten. Weitere Informationen finden Sie unter der Übersicht über die BackgroundWorker-Komponente.

Windows Forms verwendet das Singlethread-Apartment-Modell (STA), weil Windows Forms auf nativen Win32-Fenstern basiert, die ohnehin aus Apartmentthread bestehen sind. Das STA-Modell besagt, dass ein Fenster in einem beliebigen Thread erstellt werden kann, aber nach der Erstellung nicht zwischen Threads wechseln kann. Alle Funktionsaufrufe müssen in dem Thread erfolgen, in dem es erstellt wurde. Außerhalb von Windows Forms verwenden Klassen im .NET Framework das kostenlose Threadingmodell. Informationen zum Threading in dem .NET Framework finden Sie unter Threading.

Das STA-Modell erfordert, dass alle Methoden eines Steuerelements, die von außerhalb des Erstellungsthreads des Steuerelements aufgerufen werden müssen, an den Erstellungsthread des Steuerelements gemarshallt (dort ausgeführt) werden müssen. Die Basisklasse Control stellt hierfür mehrere Methoden (Invoke, BeginInvokeund EndInvoke) bereit. Invoke führt synchrone Methodenaufrufe durch; BeginInvoke führt asynchrone Methodenaufrufe durch.

Wenn Sie Multithreading in Ihrem Steuerelement für ressourcenintensive Aufgaben verwenden, kann die Benutzeroberfläche reaktionsfähig bleiben, während eine rechenintensive Aufgabe in einem Hintergrundthread ausgeführt wird.

Das folgende Beispiel (DirectorySearcher) zeigt ein Multithread-Windows Forms-Steuerelement, das einen Hintergrundthread verwendet, um rekursiv nach Dateien zu suchen, die einer angegebenen Suchzeichenfolge entsprechen, und füllt dann ein Listenfeld mit dem Suchergebnis auf. Die wichtigsten Konzepte, die im Beispiel dargestellt werden, sind wie folgt:

  • DirectorySearcher startet einen neuen Thread, um die Suche auszuführen. Der Thread führt die ThreadProcedure-Methode aus, die wiederum die Hilfsmethode RecurseDirectory aufruft, um die eigentliche Suche auszuführen und das Listenfeld aufzufüllen. Wie in den nächsten beiden Aufzählungspunkten erläutert, erfordert das Auffüllen des Listenfelds jedoch einen threadübergreifenden Aufruf.

  • DirectorySearcher definiert die AddFiles Methode zum Hinzufügen von Dateien zu einem Listenfeld; RecurseDirectory können jedoch nicht direkt AddFiles aufrufen, da AddFiles nur im STA-Thread ausgeführt werden kann, der DirectorySearchererstellt hat.

  • Die einzige Möglichkeit für RecurseDirectory, AddFiles aufzurufen, ist ein threadübergreifender Aufruf, d. h. durch Aufrufen von Invoke oder BeginInvoke, um AddFiles an den Erstellungsthread von DirectorySearcher zu marshallen. RecurseDirectory verwendet BeginInvoke, sodass der Aufruf asynchron erfolgen kann.

  • Das Marshalling einer Methode erfordert das Äquivalent eines Funktionszeigers oder -rückrufs. Dies wird im .NET Framework mithilfe von Delegaten erreicht. BeginInvoke nimmt einen Delegaten als Argument. DirectorySearcher definiert daher einen Delegaten (FileListDelegate), bindet AddFiles in seinem Konstruktor an eine Instanz von FileListDelegate und übergibt diese Delegateninstanz an BeginInvoke. DirectorySearcher definiert auch einen Ereignisdelegaten, der nach Abschluss der Suche gemarshallt wird.

namespace Microsoft.Samples.DirectorySearcher
{
   using System;
   using System.IO;
   using System.Threading;
   using System.Windows.Forms;

   /// <summary>
   ///      This class is a Windows Forms control that implements a simple directory searcher.
   ///      You provide, through code, a search string and it will search directories on
   ///      a background thread, populating its list box with matches.
   /// </summary>
   public class DirectorySearcher : Control
   {
      // Define a special delegate that handles marshaling
      // lists of file names from the background directory search
      // thread to the thread that contains the list box.
      private delegate void FileListDelegate(string[] files, int startIndex, int count);

      private ListBox listBox;
      private string  searchCriteria;
      private bool searching;
      private bool deferSearch;
      private Thread searchThread;
      private FileListDelegate fileListDelegate;
      private EventHandler onSearchComplete;

      public DirectorySearcher()
      {
         listBox = new ListBox();
         listBox.Dock = DockStyle.Fill;

         Controls.Add(listBox);

         fileListDelegate = new FileListDelegate(AddFiles);
         onSearchComplete = new EventHandler(OnSearchComplete);
      }

      public string SearchCriteria
      {
         get
         {
            return searchCriteria;
         }
         set
         {
            // If currently searching, abort
            // the search and restart it after
            // setting the new criteria.
            //
            bool wasSearching = Searching;

            if (wasSearching)
            {
               StopSearch();
            }

            listBox.Items.Clear();
            searchCriteria = value;

            if (wasSearching)
            {
               BeginSearch();
            }
         }
      }

      public bool Searching
      {
         get
         {
            return searching;
         }
      }

      public event EventHandler SearchComplete;

      /// <summary>
      /// This method is called from the background thread. It is called through
      /// a BeginInvoke call so that it is always marshaled to the thread that
      /// owns the list box control.
      /// </summary>
      /// <param name="files"></param>
      /// <param name="startIndex"></param>
      /// <param name="count"></param>
      private void AddFiles(string[] files, int startIndex, int count)
      {
         while(count-- > 0)
         {
            listBox.Items.Add(files[startIndex + count]);
         }
      }

      public void BeginSearch()
      {
         // Create the search thread, which
         // will begin the search.
         // If already searching, do nothing.
         //
         if (Searching)
         {
            return;
         }

         // Start the search if the handle has
         // been created. Otherwise, defer it until the
         // handle has been created.
         if (IsHandleCreated)
         {
            searchThread = new Thread(new ThreadStart(ThreadProcedure));
            searching = true;
            searchThread.Start();
         }
         else
         {
            deferSearch = true;
         }
      }

      protected override void OnHandleDestroyed(EventArgs e)
      {
         // If the handle is being destroyed and you are not
         // recreating it, then abort the search.
         if (!RecreatingHandle)
         {
            StopSearch();
         }
         base.OnHandleDestroyed(e);
      }

      protected override void OnHandleCreated(EventArgs e)
      {
         base.OnHandleCreated(e);
         if (deferSearch)
         {
            deferSearch = false;
            BeginSearch();
         }
      }

      /// <summary>
      /// This method is called by the background thread when it has finished
      /// the search.
      /// </summary>
      /// <param name="sender"></param>
      /// <param name="e"></param>
      private void OnSearchComplete(object sender, EventArgs e)
      {
         if (SearchComplete != null)
         {
            SearchComplete(sender, e);
         }
      }

      public void StopSearch()
      {
         if (!searching)
         {
            return;
         }

         if (searchThread.IsAlive)
         {
            searchThread.Abort();
            searchThread.Join();
         }

         searchThread = null;
         searching = false;
      }

      /// <summary>
      /// Recurses the given path, adding all files on that path to
      /// the list box. After it finishes with the files, it
      /// calls itself once for each directory on the path.
      /// </summary>
      /// <param name="searchPath"></param>
      private void RecurseDirectory(string searchPath)
      {
         // Split searchPath into a directory and a wildcard specification.
         //
         string directory = Path.GetDirectoryName(searchPath);
         string search = Path.GetFileName(searchPath);

         // If a directory or search criteria are not specified, then return.
         //
         if (directory == null || search == null)
         {
            return;
         }

         string[] files;

         // File systems like NTFS that have
         // access permissions might result in exceptions
         // when looking into directories without permission.
         // Catch those exceptions and return.
         try
         {
            files = Directory.GetFiles(directory, search);
         }
         catch(UnauthorizedAccessException)
         {
            return;
         }
         catch(DirectoryNotFoundException)
         {
            return;
         }

         // Perform a BeginInvoke call to the list box
         // in order to marshal to the correct thread. It is not
         // very efficient to perform this marshal once for every
         // file, so batch up multiple file calls into one
         // marshal invocation.
         int startingIndex = 0;

         while(startingIndex < files.Length)
         {
            // Batch up 20 files at once, unless at the
            // end.
            //
            int count = 20;
            if (count + startingIndex >= files.Length)
            {
               count = files.Length - startingIndex;
            }

            // Begin the cross-thread call. Because you are passing
            // immutable objects into this invoke method, you do not have to
            // wait for it to finish. If these were complex objects, you would
            // have to either create new instances of them or
            // wait for the thread to process this invoke before modifying
            // the objects.
            IAsyncResult r = BeginInvoke(fileListDelegate, new object[] {files, startingIndex, count});
            startingIndex += count;
         }

         // Now that you have finished the files in this directory, recurse for
         // each subdirectory.
         string[] directories = Directory.GetDirectories(directory);
         foreach(string d in directories)
         {
            RecurseDirectory(Path.Combine(d, search));
         }
      }

      /// <summary>
      /// This is the actual thread procedure. This method runs in a background
      /// thread to scan directories. When finished, it simply exits.
      /// </summary>
      private void ThreadProcedure()
      {
         // Get the search string. Individual
         // field assigns are atomic in .NET, so you do not
         // need to use any thread synchronization to grab
         // the string value here.
         try
         {
            string localSearch = SearchCriteria;

            // Now, search the file system.
            //
            RecurseDirectory(localSearch);
         }
         finally
         {
            // You are done with the search, so update.
            //
            searching = false;

            // Raise an event that notifies the user that
            // the search has terminated.
            // You do not have to do this through a marshaled call, but
            // marshaling is recommended for the following reason:
            // Users of this control do not know that it is
            // multithreaded, so they expect its events to
            // come back on the same thread as the control.
            BeginInvoke(onSearchComplete, new object[] {this, EventArgs.Empty});
         }
      }
   }
}

Verwenden des Multithreadsteuerelements in einem Formular

Das folgende Beispiel zeigt, wie das Multithread-Steuerelement DirectorySearcher in einem Formular verwendet werden kann.

namespace SampleUsage
{
   using System;
   using System.Collections;
   using System.ComponentModel;
   using System.Data;
   using System.Drawing;
   using System.Windows.Forms;
   using Microsoft.Samples.DirectorySearcher;

   /// <summary>
   ///      Summary description for Form1.
   /// </summary>
   public class Form1 : System.Windows.Forms.Form
   {
      private DirectorySearcher directorySearcher;
      private System.Windows.Forms.TextBox searchText;
      private System.Windows.Forms.Label searchLabel;
      private System.Windows.Forms.Button searchButton;

      public Form1()
      {
         //
         // Required for Windows Forms designer support.
         //
         InitializeComponent();

         //
         // Add any constructor code after InitializeComponent call here.
         //
      }

      #region Windows Form Designer generated code
      /// <summary>
      ///      Required method for designer support. Do not modify
      ///      the contents of this method with the code editor.
      /// </summary>
      private void InitializeComponent()
      {
         this.directorySearcher = new Microsoft.Samples.DirectorySearcher.DirectorySearcher();
         this.searchButton = new System.Windows.Forms.Button();
         this.searchText = new System.Windows.Forms.TextBox();
         this.searchLabel = new System.Windows.Forms.Label();
         this.directorySearcher.Anchor = (((System.Windows.Forms.AnchorStyles.Top | System.Windows.Forms.AnchorStyles.Bottom)
            | System.Windows.Forms.AnchorStyles.Left)
            | System.Windows.Forms.AnchorStyles.Right);
         this.directorySearcher.Location = new System.Drawing.Point(8, 72);
         this.directorySearcher.SearchCriteria = null;
         this.directorySearcher.Size = new System.Drawing.Size(271, 173);
         this.directorySearcher.TabIndex = 2;
         this.directorySearcher.SearchComplete += new System.EventHandler(this.directorySearcher_SearchComplete);
         this.searchButton.Location = new System.Drawing.Point(8, 16);
         this.searchButton.Size = new System.Drawing.Size(88, 40);
         this.searchButton.TabIndex = 0;
         this.searchButton.Text = "&Search";
         this.searchButton.Click += new System.EventHandler(this.searchButton_Click);
         this.searchText.Anchor = ((System.Windows.Forms.AnchorStyles.Top | System.Windows.Forms.AnchorStyles.Left)
            | System.Windows.Forms.AnchorStyles.Right);
         this.searchText.Location = new System.Drawing.Point(104, 24);
         this.searchText.Size = new System.Drawing.Size(175, 20);
         this.searchText.TabIndex = 1;
         this.searchText.Text = "c:\\*.cs";
         this.searchLabel.ForeColor = System.Drawing.Color.Red;
         this.searchLabel.Location = new System.Drawing.Point(104, 48);
         this.searchLabel.Size = new System.Drawing.Size(176, 16);
         this.searchLabel.TabIndex = 3;
         this.ClientSize = new System.Drawing.Size(291, 264);
         this.Controls.AddRange(new System.Windows.Forms.Control[] {this.searchLabel,
                                                        this.directorySearcher,
                                                        this.searchText,
                                                        this.searchButton});
         this.Text = "Search Directories";

      }
      #endregion

      /// <summary>
      ///    The main entry point for the application.
      /// </summary>
      [STAThread]
      static void Main()
      {
         Application.Run(new Form1());
      }

      private void searchButton_Click(object sender, System.EventArgs e)
      {
         directorySearcher.SearchCriteria = searchText.Text;
         searchLabel.Text = "Searching...";
         directorySearcher.BeginSearch();
      }

      private void directorySearcher_SearchComplete(object sender, System.EventArgs e)
      {
         searchLabel.Text = string.Empty;
      }
   }
}

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