НОУ ИНТУИТ | Основы параллельного программирования с использованием Visual Studio 2010. Лекция 6: Создание многопоточного Windows

Учитесь и получайте официальные документы БЕСПЛАТНО. Вы можете поддержать наш проект.

Твой путь к знаниям!

Томский политехнический университет

Опубликован: 23.01.2013 | Доступ: свободный | Студентов: 1157 / 192 | Длительность: 12:09:00

Специальности: Программист, Архитектор программного обеспечения

Теги: высокопроизводительные вычисления, многозадачность, многоядерные процессоры, распараллеливание, распределенные вычисления

|

Вам нравится? Нравится 27 студентам

| Поделиться |

Поддержать курс

| Скачать электронную книгу

Аннотация: В рамках данного практического задания реализуется многопоточное Windows приложение, которое асинхронно выполняет три различных метода.

Первый метод отрисовывает в бесконечном цикле прямоугольники;
Второй метод отрисовывает в бесконечном цикле эллипсы;
Третий метод генерировал бы N число символов и записывал бы их в TextBox.

Создадим проект Windows Form Application и назовем его "MultithreadingWinFormApplication":

увеличить изображение
Рис. 17.1.
В созданном новом проекте разместите следующие элементы управления следующим образом:

увеличить изображение
Рис. 17.2.

На главное форме располагаются следующие ЭУ:
- 4 Button - ЭУ кнопка, для управления потоками;
- 2 Panel - ЭУ панель, для отрисовки графических объектов (Rectangle,Ellipse);
- 1 TextBox (Multiline) -ЭУ текстовое поле, для вывода 500 случайно-сгенерированных чисел.

Реализуем следующий код в методах:

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Windows.Forms;
using System.Threading;
namespace MultithreadingWinFormApplication
{
    public partial class Form1 : Form
    {
        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
        
        }
     
       private void DrawRectangle()
        {
            try
            {
                Random rnd = new Random();
                Graphics g = panel1.CreateGraphics();
                while (true)
                {
                    Thread.Sleep(4);
                    g.DrawRectangle(Pens.Pink, 0, 0, rnd.Next(this.Width), rnd.Next(this.Height));
                }
            }
            catch (Exception ex) { }
        }
        private void DrawEllipse()
        {
            try
            {
                Random rnd = new Random();
                Graphics g = panel2.CreateGraphics();
                while (true)
                {
                    Thread.Sleep(4);
                    g.DrawEllipse(Pens.Yellow, 0, 0, rnd.Next(this.Width), rnd.Next(this.Height));
                }
            }
            catch (Exception ex) { }
        }
        private void RandomNumber()
        {
  	 try
            {
            Random rnd = new Random();
            for (int i = 0; i < 500; i++)
            {
                RandomNumberTextBox.Text += rnd.Next().ToString();
            }
                     
            }
            catch (Exception ex) { MessageBox.Show(ex.Message); }
        }
        private void StartThreadingButton_Click(object sender, EventArgs e)
        {
                DrawRectangle();
                DrawEllipse();
                RandomNumber();
        }
    private void FirstMethodButton_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            DrawRectangle();
        }
        private void SecondMethodButton_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            DrawEllipse();
        }
        private void ThirdMethodButton_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            RandomNumber();
        }
    }
}

Метод DrawRectangle() - данный метод выполняет отрисовку прямоугольников, в элементе управления Panel1, в бесконечном цикле while;

Метод DrawEllipse() - данный метод выполняет отрисовку эллипсов, в элементе управления Panel2, в бесконечном цикле while;

Метод RandomNumber() - данный метод генерирует 500 случайных чисел и записывает их в элемент управления TextBox;

Метод StartThreadingButton_Click() - обработчик события, который пытается запустить все методы (именно методы, не потоки!) одновременно (методы отрисовки прямоугольников, эллипсов и генератор случайных чисел) при нажатии на кнопку StartThreadingButton;

Метод FirstMethodButton_Click() - обработчик события, который запускает метод DrawRectangle() при нажатии на кнопку FirstMethodButton;

Метод SecondMethodButton_Click() - обработчик события, который запускает метод DrawEllipse() при нажатии на кнопку SecondMethodButton;

Метод ThirdMethodButton_Click() - обработчик события, который запускает метод RandomNumber() при нажатии на кнопку ThirdMethodButton.

Запустим программу нажатием кнопки "Отрисовка прямоугольников". Запустится процесс отрисовки прямоугольников в первой панели (panel1), при этом все остальные ЭУ и сама форма будут не доступны для каких либо действий, т.к программа выполняет действие в один поток, который полностью "уходит" в бесконечный цикл, что приводит к зависанию формы и соответственно программы:

увеличить изображение
Рис. 17.3.

Для того, чтобы программа не зависала, необходимо распараллелить выполнение методов:

namespace MultithreadingWinFormApplication
{
    public partial class Form1 : Form
    {
        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
            thread1 = new Thread(new ThreadStart(DrawRectangle));
            thread2 = new Thread(new ThreadStart(DrawEllipse));
            thread3 = new Thread(new ThreadStart(RandomNumber));
        }
        Thread thread1;
        Thread thread2;
        Thread thread3;
}
       private void StartThreadingButton_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            try
            {
                thread1.Start();
                thread2.Start();
                thread3.Start();
            }
            catch (Exception ex) { }
        }
        private void FirstMethodButton_Click(object sender, EventArgs e)
        { 
              
            thread1.Start();
      
        }
        private void SecondMethodButton_Click(object sender, EventArgs e)
        {
         
            thread2.Start();
         
        }
        private void ThirdMethodButton_Click(object sender, EventArgs e)
        {
  
            thread3.Start();
         }

Как видно из когда, теперь методы будут выполняться в три различных потока:

thread1 - вызывает метод DrawRectangle();
thread2 -вызывает метод DrawEllipse();
thread3 - вызывает метод RandomNumber().

Запустим программу. Первые два метода, по отрисовке рисунка (с использованием бесконечных циклов) отработают нормально, и при этом независимо друг от друга:

увеличить изображение
Рис. 17.4.

Третий метод, при выполнение, выдаст ошибку при обращении к элементу TextBox из дочернего потока:

увеличить изображение
Рис. 17.5.

Примечание. Визуальные компоненты WinForms устроены таким образом, что доступ к ним разрешается только из главного потока. У каждого наследника Control (в нашем случае TextBox), есть метод Invoke, который "заставляет" главный поток выполнить метод указанный в Invoke.

Для доступа к элементу TextBox необходимо использовать специальный метод Invoke (см примечание):

private void RandomNumber()
        {
            try
            {
            Random rnd = new Random();
            RandomNumberTextBox.Invoke((MethodInvoker)delegate()
           {
               for (int i = 0; i < 500; i++)
               {
                   RandomNumberTextBox.Text += rnd.Next().ToString();
               }
           });
                     
            }
            catch (Exception ex) { MessageBox.Show(ex.Message); }
        }

Повторно запустим программу и нажмем на кнопку "Запустить все методы". В итоге в программе отобразится следующее:

увеличить изображение
Рис. 17.6.

Выполнение метода RandomNumber(), который генерирует 500 случайных чисел и записывает их в TextBox, выполняется медленно, и будет целесообразно распараллелить выполнение генерирования случайных чисел в цикле for(). Для этого используем цикл Parallel.For():

private void RandomNumber()
        {
            try
            {
            Random rnd = new Random();
         
            Parallel.For(0, 500, i =>
                   {   RandomNumberTextBox.Invoke((MethodInvoker)delegate()
                     {
                       RandomNumberTextBox.Text += rnd.Next().ToString();
                     });
           });
                     
            }
            catch (Exception ex) { MessageBox.Show(ex.Message); }
        }

Для того, что бы была возможность штатно останавливать выполнение методов в различных потоках на форме, разместим на форме - еще одну кнопку:

увеличить изображение
Рис. 17.7.
Добавим кнопке StopThreadsButton - событие StopThreadsButton_Click() в котором вызовем метод Suspend() у каждого потока:
```
private void StopThreadsButton_Click(object sender, EventArgs e)
        {
      	     thread1.Suspend();
            thread2.Suspend();
            thread3.Suspend();
        }
```
Примечание. Метод Suspend()- приостанавливает работу потока; если работа потока уже приостановлена, не оказывает влияния.
Также добавим самой форме обработчик событий, который бы вызывался после закрытия формы - FormClosed:

Рис. 17.8.

Добавим в событие Form1_FormClosed код, который бы завершал работу всех потоков при закрытии формы с помощью метода Abort():

private void Form1_FormClosed(object sender, FormClosedEventArgs e)
        {
            thread1.Abort();
            thread2.Abort();
            thread3.Abort();
        }

Примечание: Метод Abort() инициирует процесс завершения потока.

Листинг кода программы:

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Windows.Forms;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
namespace MultithreadingWinFormApplication
{
    public partial class Form1 : Form
    {
        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
            thread1 = new Thread(new ThreadStart(DrawRectangle));
            thread2 = new Thread(new ThreadStart(DrawEllipse));
            thread3 = new Thread(new ThreadStart(RandomNumber));
        }
        Thread thread1;
        Thread thread2;
        Thread thread3;
        private void DrawRectangle()
        {
            try
            {
                Random rnd = new Random();
                Graphics g = panel1.CreateGraphics();
                while (true)
                {
                    Thread.Sleep(4);
                    g.DrawRectangle(Pens.Pink, 0, 0, rnd.Next(this.Width), rnd.Next(this.Height));
                }
            }
            catch (Exception ex) { }
        }
        private void DrawEllipse()
        {
            try
            {
                Random rnd = new Random();
                Graphics g = panel2.CreateGraphics();
                while (true)
                {
                    Thread.Sleep(4);
                    g.DrawEllipse(Pens.Yellow, 0, 0, rnd.Next(this.Width), rnd.Next(this.Height));
                }
            }
            catch (Exception ex) { }
        }
        private void RandomNumber()
        {
            try
            {
            Random rnd = new Random();
         
            Parallel.For(0, 500, i =>
                   {   RandomNumberTextBox.Invoke((MethodInvoker)delegate()
                     {
                       RandomNumberTextBox.Text += rnd.Next().ToString();
                     });
           });
                     
            }
            catch (Exception ex) { MessageBox.Show(ex.Message); }
        }
        private void StartThreadingButton_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            try
            {
                thread1.Start();
                thread2.Start();
                thread3.Start();
            }
            catch (Exception ex) { }
        }
        private void FirstMethodButton_Click(object sender, EventArgs e)
        { 
              
                thread1.Start();
      
        }
        private void SecondMethodButton_Click(object sender, EventArgs e)
        {
         
            thread2.Start();
         
        }
        private void ThirdMethodButton_Click(object sender, EventArgs e)
        {
  
            thread3.Start();
          
        }
        private void StopThreadButton_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            thread1.Suspend();
            thread2.Suspend();
            thread3.Suspend();
         
        }
        private void Form1_FormClosed(object sender, FormClosedEventArgs e)
        {
            thread1.Abort();
            thread2.Abort();
            thread3.Abort();
        }
       
      
    }
}

Дальше >>

Основы параллельного программирования с использованием Visual Studio 2010

Создание многопоточного Windows - приложения

Вопросы и ответы

Авторизоваться

Основы параллельного программирования с использованием Visual Studio 2010

Создание многопоточного Windows - приложения

Вопросы и ответы