Jinhao 2011年11月01日
加精
Nana开发:防止耗时处理导致界面的阻塞
降低多线程开发的难度是Nana C++ Library的设计目标。
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介绍贴

绝大多数事件回调函数都会很快地执行完成,并不会造成对界面的假死。Nana库的事件模型是对事件队列的顺序处理,这意味着当前一个事件处理函数完成之后才会调用下一个。
考虑下面的例子:

#include <nana/gui/wvl.hpp>
#include <nana/gui/widgets/button.hpp>
#include <nana/gui/widgets/progressbar.hpp>

class example
: public nana::gui::form
{
public:
example()
{
btn_start_.create(*this, 10, 10, 100, 20);
btn_start_.caption(STR("Start"));
btn_start_.make_event<nana::gui::events::click>(*this, &example::_m_start);
btn_cancel_.create(*this, 120, 10, 100, 20);
btn_cancel_.caption(STR("Cancel"));
btn_cancel_.make_event<nana::gui::events::click>(*this, &example::_m_cancel);
prog_.create(*this, 10, 40, 280, 20);
}

private:
void _m_start()
{
working_ = true;
btn_start_.enabled(false);
prog_.amount(100);
for(int i = 0; i < 100 && working_; ++i)
{
nana::system::sleep(1000); //a long-running simulation
prog_.value(i + 1);
}
btn_start_.enabled(true);
}

void _m_cancel()
{
working_ = false;
}
private:
bool working_;
nana::gui::button btn_start_;
nana::gui::button btn_cancel_;
nana::gui::progressbar prog_;
};

int main()
{
example ex;
ex.show();
nana::gui::exec();
return 0;
}


这个简单的程序模拟了一个耗时的操作,一个Start按钮和一个Cancel按钮分别表示启动和中止任务。不难想象,_m_start()会执行一个耗时的操作,当按下"Start"按钮之后,会导致界面的假死。这时单击“Cancel”也是没有用的,因为对Start按钮的事件处理还没有结束,能做的只有等待。从图中可以看到,即使释放了鼠标,按钮还是按下的状态,因为单击事件还在处理中。

通常,解决这类耗时问题就是将耗时的处理过程放置到一个单独的线程中,让UI线程有空闲的时间来响应用户的操作,当耗时的操作完成,它就将结果返回给UI线程显示。

考虑下面的方案:

#include <nana/gui/wvl.hpp>
#include <nana/gui/widgets/button.hpp>
#include <nana/gui/widgets/progressbar.hpp>
#include <nana/threads/pool.hpp>

class example
: public nana::gui::form
{
public:
example()
{
btn_start_.create(*this, 10, 10, 100, 20);
btn_start_.caption(STR("Start"));
btn_start_.make_event<nana::gui::events::click>(nana::threads::pool_push(pool_, *this, &example::_m_start));
btn_cancel_.create(*this, 120, 10, 100, 20);
btn_cancel_.caption(STR("Cancel"));
btn_cancel_.make_event<nana::gui::events::click>(*this, &example::_m_cancel);
prog_.create(*this, 10, 40, 280, 20);

this->make_event<nana::gui::events::unload>(*this, &example::_m_cancel);
}

private:
void _m_start()
{
working_ = true;
btn_start_.enabled(false);
prog_.amount(100);
for(int i = 0; i < 100 && working_; ++i)
{
nana::system::sleep(1000); //a long-running simulation
prog_.value(i + 1);
}
btn_start_.enabled(true);
}

void _m_cancel()
{
working_ = false;
}
private:
volatile bool working_;
nana::gui::button btn_start_;
nana::gui::button btn_cancel_;
nana::gui::progressbar prog_;
nana::threads::pool pool_;
};

int main()
{
example ex;
ex.show();
nana::gui::exec();
return 0;
}


Nana库提供了一个线程池的类。解决这类问题时,使用线程池可以摆脱对线程的管理,例如,创建,等待和销毁的问题。上面两段代码非常的相似,但是最主要的区别是_m_start() 被分派到线程池中并有线程池中,并有池中的线程处理, UI线程也因此不会被阻塞并有空闲的时间来响应用户操作。

这里有一个叫pool_push()的函数,它创建一个pool_pusher函数对象用于把_m_start()函数推入线程池,换句话说,就是将pool_pusher函数对象当作了事件处理,当点击Start按钮时,pool_pusher会被调用,同时_m_start()则被推入到线程池中执行。

在该版本中,form对象注册了一个unload事件并调用_m_cancel(),当关闭窗口的时候,程序放弃了剩余的耗时操作。但是这里有一个问题需要回答,当耗时操作还在工作的时候,关闭窗口会导致按钮和进度条也同样被销毁,但是耗时操作并为结束,如果此时耗时操作访问了按钮和进度条对象是否会导致程序崩溃?回答是会崩溃,但是上面的代码会避免在耗时操作完成之前销毁按钮和进度条,在类中,线程池的对象声明在按钮和进度条之后,这意味着线程池会在按钮和进度条之前析构,当析构线程池的时候,它会等待所有的工作线程都已经结束。

在后台线程中处理阻塞操作

在某些情况下,耗时工作不会被取消,也不知道当前的进度。程序通常会用一直滚动的进度条表示正在处理。

#include <nana/gui/wvl.hpp>
#include <nana/gui/widgets/button.hpp>
#include <nana/gui/widgets/progressbar.hpp>
#include <nana/threads/pool.hpp>

class example
: public nana::gui::form
{
public:
example()
{
using namespace nana::gui;

btn_start_.create(*this, 10, 10, 100, 20);
btn_start_.caption(STR("Start"));
btn_start_.make_event<events::click>(nana::threads::pool_push(pool_, *this, &example::_m_start));
btn_start_.make_event<events::click>(nana::threads::pool_push(pool_, *this, &example::_m_ui_update));

prog_.create(*this, 10, 40, 280, 20);
prog_.style(false);

this->make_event<events::unload>(*this, &example::_m_cancel);
}

private:
void _m_start()
{
btn_start_.enabled(false);
nana::system::sleep(10000); //a blocking simulation
btn_start_.enabled(true);
}

void _m_ui_update()
{
while(btn_start_.enabled() == false)
{
prog_.inc();
nana::system::sleep(100);
}
}

void _m_cancel(const nana::gui::eventinfo& ei)
{
if(false == btn_start_.enabled())
ei.unload.cancel = true;
}
private:
nana::gui::button btn_start_;
nana::gui::progressbar prog_;
nana::threads::pool pool_;
};

int main()
{
example ex;
ex.show();
nana::gui::exec();
return 0;
}

http://stdex.sourceforge.net/res/blocking_ui_03.png
单击Start按钮,程序会把_m_start()和_m_ui_update()都推入到线程池。是不是很容易?
欢迎各位提出意见,建议,并展开讨论。
如果该贴已沉且有疑问的朋友,可以去我的blog留言。
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