深入理解 SynchronizationContext
SynchronizationContext（後續以SC簡稱） 是什麼？
1.1 概念
在 .NET 框架的多執行緒程式中，往往很多時間需要將一個執行緒工作單元或上下文，傳遞給另一個執行緒。我們都知道的是 Windows 上的程式是以 訊息迴圈為中心的，這個如何理解呢？
每一個 window 窗體都有一個與之關聯的 Window Procedure，這個是一個用來處理所有訊息傳送或傳送到類的給所有訊息的函式。窗體的所有UI顯示和顯示都取決於 Window Procedure 對這些訊息的響應。
SynchronizationContext 主要提供了一下三方面的功能：
1) 提供了一種把工作單元 新增到 上下文的佇列中的方法。
2) 每一個執行緒 都有 一個 “current” 的 上下文。
3) 它儲存著未完成非同步運算元的計數，這個數量 隨著 當前的 SC 被捕獲，或被奪取時增加，當捕獲的 SC 用於將完成通知排隊傳送到該上下文時，則減少。
// 重要的 SynchronizationContext APIClass
{
// Dispather work to the context.
void Post(); // Asynchronously
void send(); // Synchronously
// Keep track of the number of asynchronous operations.
void OperationStarted();
void OperationCompleted();
// Each thread has a current context.
// If "Current" is null, then the thread's current context is
// "new SynchronizationContext()", by convention.
static SynchronizationContext Current{get;}
static void SetSynchronizationContext(SynchronizationContext);
}
1.2 SynchronizationContext 的實現
1）WindowsFormsSynchronizationContext (System.Windows.Forms.dll)
1，Use ISynchronizeInvoke on UI Control，用來將委託傳遞 給 win32 message loop
2，每一個 UI 執行緒 都會建立一個 WindowsFormsSynchronizationContext
3，WindowsFormsSynchronizationContext 的上下文是一個 單一的UI 執行緒
2）DispatcherSynchronizationContext(WindowsBase.dll: System.Windows.Threading)
1，以 “Normal” 優先順序的委託 傳遞給 UI 執行緒。
2，所有排隊到 DispatcherSynchronizationContext 的委託都是由 特定的UI執行緒 按照他們排隊的順序 依次執行，一次執行一個。
3，DispatcherSynchronizationContext 的上下文是一個 單一的 UI 執行緒
3）Default(ThreadPool) SynchronizationContext(mscorlib.dll: System.Threading)
1，預設的 SynchronizationContext 是一個預設建構函式的 SynchronizationContext 物件，按照慣例，如果一個執行緒 當前的 SynchronizationContext 是 null，那麼它會 隱式的 含有一個 預設的 SynchronizationContext。
2，預設 SynchronizationContext 將它的非同步委託 新增到 執行緒池 佇列，但是 在呼叫的執行緒上執行它的同步委託。因此，它的上下文 涵蓋了 所有的執行緒池的執行緒 以及 呼叫它的執行緒。上下文 “借用” 呼叫它的執行緒，然後把它們帶入到上下文中 直到委託結束。從某種意義上來說，預設上下文可能包含當前程式中的任何執行緒。
3，預設 SynchronizationContext 是應用在 執行緒池中的執行緒的除非是被 ASP.NET 託管的程式碼，預設的 SynchronizationContext 也隱式應用於顯式的子執行緒中除非子執行緒設定了自己的 SynchronizationContext。因此，UI 的應用一般都有兩個 SynchronizationContext， UI 的 SynchronizationContext cover UI thread， default SynchronizationContext cover ThreadPool thread。
圖1 是一個典型比如 WPF 程式，呼叫 Dispatcher.Invoke 或 Dispatcher.BeginInvoke 時Context 轉換的一個圖。
private void On_Time_Elapsed(object sender, EventArgs e)
{
Dispatcher.Invoke(()=>{
_displayTextBlock.Text = "Show Here.";
});
}
圖1
圖2 是 WPF 程式中，Dispatcher.Invoke 中又新開了執行緒池的執行緒執行的例子。
private void On_Time_Elapsed(object sender, EventArgs e){
Dispatcher.Invoke(()=>{
Task.Run(()=>{
// Do Something here.
});
_displayTextBlock.Text = "1111";
});
}
圖2
各個不同實現的 SynchronizationContext 的區別
| Specific Thread Used to Execute Delegates | Exclusive (Delegates Execute One at a Time) | Ordered (Delegates Execute in Queue Order) | Send May Invoke Delegate Directly | Post May Invoke Delegate Directly | |
|---|---|---|---|---|---|
| Windows Forms | Yes | Yes | Yes | If called from UI thread | Never |
| WPF/Silverlight | Yes | Yes | Yes | If called from UI thread | Never |
| Default | No | No | No | Always | Never |
| ASP.NET | No | Yes | No | Always | Always |