synchronizationcontext詳解

一、什麼是synchronizationcontext

SynchronizationContext（同步上下文），是一個抽象類，它表示線程上下文，用於協調異步方法（或代理線程）的回調。

使用同步上下文可以使得異步方法（或代理線程）的回調在正確的線程上下文中進行，這樣可以避免由於線程上下文切換引發的問題，同時可以更好地掌控異步操作的生命周期。

其實，同步上下文是一種編程模型，它允許多個線程之間的協作，使得程序員可以更加輕鬆地編寫異步代碼。

二、異步任務的執行流程

異步任務指的是那些在獨立的線程中執行的耗時操作。在使用同步上下文時，異步任務會通過同步上下文來將結果返回到原始的線程上下文中。整個執行流程如下：

1、啟動異步任務

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

2、異步操作調用同步上下文

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

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

3、同步上下文切換到主線程

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的類型

在.NET中，有三種常見的SynchronizationContext類型：

1、WindowsFormsSynchronizationContext

WindowsFormsSynchronizationContext主要用於Windows Forms應用程序。當異步操作完成時，它會將結果返回到主線程，使得我們可以更新UI。

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

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

// 回調到主線程
ctx.Post(state =>
{
    textBox1.Text = result.ToString();
}, null);

2、TaskScheduler

TaskScheduler是一個線程池，當異步任務完成時，它會使用回調線程池來處理異步回調。

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

// 異步操作
Task.Run(() =>
{
    return SomeLongOperation();
})
.ContinueWith(task =>
{
    // 處理結果
    textBox1.Text = task.Result.ToString();
}, CancellationToken.None, TaskContinuationOptions.None, scheduler);

3、AspNetSynchronizationContext

AspNetSynchronizationContext主要用於ASP.Net應用程序。當異步操作完成時，它會將結果返回到AspNet請求處理程序中，使得我們可以更新Web UI。

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

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

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

四、與async/await的結合使用

同步上下文可以與async/await一起使用，這樣可以使得異步代碼更加可讀、可維護。

private async void Button_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
    // 運行異步方法
    var result = await LongOperationAsync();

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

private async Task LongOperationAsync()
{
    // 訪問網絡
    await Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds(5));

    // 返回結果
    return 42;
}

總結

在編寫異步代碼時，同步上下文是一個非常重要的概念。它可以確保異步操作的回調在正確的線程上下文中執行，同時可以更加輕鬆地編寫可讀、可維護的異步代碼。在.NET中，常見的同步上下文類型包括WindowsFormsSynchronizationContext、TaskScheduler、AspNetSynchronizationContext等。