synchronizationcontext详解

一、什么是synchronizationcontext

SynchronizationContext（同步上下文），是一个抽象类，它表示线程上下文，用于协调异步方法（或代理线程）的回调。

使用同步上下文可以使得异步方法（或代理线程）的回调在正确的线程上下文中进行，这样可以避免由于线程上下文切换引发的问题，同时可以更好地掌控异步操作的生命周期。

其实，同步上下文是一种编程模型，它允许多个线程之间的协作，使得程序员可以更加轻松地编写异步代码。

二、异步任务的执行流程

异步任务指的是那些在独立的线程中执行的耗时操作。在使用同步上下文时，异步任务会通过同步上下文来将结果返回到原始的线程上下文中。整个执行流程如下：

1、启动异步任务


public async void Button_Click(object sender, EventArgs e)
{
    Debug.WriteLine("UI thread id: " + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);  
    await DoSomethingAsync();  
}

2、异步操作调用同步上下文


// 创造同步上下文
SynchronizationContext ctx = SynchronizationContext.Current;
Debug.WriteLine("context's thread id: " + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);

// 异步操作
var result = await Task.Run(() =>
{
    Debug.WriteLine("task's thread id: " + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    return ComplexComputation(ctx);  // <-- 调用同步上下文
});

3、同步上下文切换到主线程


private void ComplexComputation(SynchronizationContext ctx)
{
    var result = SomeLongOperation();
    ctx.Post(state => HandleResult(result), null);
}

private void HandleResult(object result)
{
    Debug.WriteLine("on UI thread id: " + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    Debug.WriteLine("Result: " + result.ToString());
}

三、SynchronizationContext的类型

在.NET中，有三种常见的SynchronizationContext类型：

1、WindowsFormsSynchronizationContext

WindowsFormsSynchronizationContext主要用于Windows Forms应用程序。当异步操作完成时，它会将结果返回到主线程，使得我们可以更新UI。


// 创造同步上下文
SynchronizationContext ctx =
    WindowsFormsSynchronizationContext.Current;

// 异步操作
var result = await Task.Run(() =>
{
    return SomeLongOperation();
});  

// 回调到主线程
ctx.Post(state =>
{
    textBox1.Text = result.ToString();
}, null);

2、TaskScheduler

TaskScheduler是一个线程池，当异步任务完成时，它会使用回调线程池来处理异步回调。


// 创造同步上下文
var scheduler = TaskScheduler.FromCurrentSynchronizationContext(); 

// 异步操作
Task.Run(() =>
{
    return SomeLongOperation();
})
.ContinueWith(task =>
{
    // 处理结果
    textBox1.Text = task.Result.ToString();
}, CancellationToken.None, TaskContinuationOptions.None, scheduler);

3、AspNetSynchronizationContext

AspNetSynchronizationContext主要用于ASP.Net应用程序。当异步操作完成时，它会将结果返回到AspNet请求处理程序中，使得我们可以更新Web UI。


// 创造同步上下文
SynchronizationContext ctx = new AspNetSynchronizationContext();

// 异步操作
var result = await Task.Run(() =>
{
    return SomeLongOperation();
});

// 回调
ctx.Post(state => {
    Response.Write(result.ToString());
}, null);

四、与async/await的结合使用

同步上下文可以与async/await一起使用，这样可以使得异步代码更加可读、可维护。


private async void Button_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
    // 运行异步方法
    var result = await LongOperationAsync();

    // 更新UI
    Label.Content = result.ToString();
}

private async Task LongOperationAsync()
{
    // 访问网络
    await Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds(5));

    // 返回结果
    return 42;
}

总结

在编写异步代码时，同步上下文是一个非常重要的概念。它可以确保异步操作的回调在正确的线程上下文中执行，同时可以更加轻松地编写可读、可维护的异步代码。在.NET中，常见的同步上下文类型包括WindowsFormsSynchronizationContext、TaskScheduler、AspNetSynchronizationContext等。

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