深入理解 SynchronizationContext
SynchronizationContext（后续以SC简称） 是什么？
1.1 概念
在 .NET 框架的多线程程序中，往往很多时间需要将一个线程工作单元或上下文，传递给另一个线程。我们都知道的是 Windows 上的程序是以 消息循环为中心的，这个如何理解呢？
每一个 window 窗体都有一个与之关联的 Window Procedure，这个是一个用来处理所有消息发送或发送到类的给所有消息的函数。窗体的所有UI显示和显示都取决于 Window Procedure 对这些消息的响应。
SynchronizationContext 主要提供了一下三方面的功能：
1) 提供了一种把工作单元 添加到 上下文的队列中的方法。
2) 每一个线程 都有 一个 “current” 的 上下文。
3) 它保存着未完成异步操作数的计数，这个数量 随着 当前的 SC 被捕获，或被夺取时增加，当捕获的 SC 用于将完成通知排队发送到该上下文时，则减少。
// 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 的实现
1）WindowsFormsSynchronizationContext (System.Windows.Forms.dll)
1，Use ISynchronizeInvoke on UI Control，用来将委托传递 给 win32 message loop
2，每一个 UI 线程 都会创建一个 WindowsFormsSynchronizationContext
3，WindowsFormsSynchronizationContext 的上下文是一个 单一的UI 线程
2）DispatcherSynchronizationContext(WindowsBase.dll: System.Windows.Threading)
1，以 “Normal” 优先级的委托 传递给 UI 线程。
2，所有排队到 DispatcherSynchronizationContext 的委托都是由 特定的UI线程 按照他们排队的顺序 依次执行，一次执行一个。
3，DispatcherSynchronizationContext 的上下文是一个 单一的 UI 线程
3）Default(ThreadPool) SynchronizationContext(mscorlib.dll: System.Threading)
1，默认的 SynchronizationContext 是一个默认构造函数的 SynchronizationContext 对象，按照惯例，如果一个线程 当前的 SynchronizationContext 是 null，那么它会 隐式的 含有一个 默认的 SynchronizationContext。
2，默认 SynchronizationContext 将它的异步委托 添加到 线程池 队列，但是 在调用的线程上执行它的同步委托。因此，它的上下文 涵盖了 所有的线程池的线程 以及 调用它的线程。上下文 “借用” 调用它的线程，然后把它们带入到上下文中 直到委托结束。从某种意义上来说，默认上下文可能包含当前进程中的任何线程。
3，默认 SynchronizationContext 是应用在 线程池中的线程的除非是被 ASP.NET 托管的代码，默认的 SynchronizationContext 也隐式应用于显式的子线程中除非子线程设置了自己的 SynchronizationContext。因此，UI 的应用一般都有两个 SynchronizationContext， UI 的 SynchronizationContext cover UI thread， default SynchronizationContext cover ThreadPool thread。
图1 是一个典型比如 WPF 程序，调用 Dispatcher.Invoke 或 Dispatcher.BeginInvoke 时Context 转换的一个图。
private void On_Time_Elapsed(object sender, EventArgs e)
{
Dispatcher.Invoke(()=>{
_displayTextBlock.Text = "Show Here.";
});
}
图1
图2 是 WPF 程序中，Dispatcher.Invoke 中又新开了线程池的线程执行的例子。
private void On_Time_Elapsed(object sender, EventArgs e){
Dispatcher.Invoke(()=>{
Task.Run(()=>{
// Do Something here.
});
_displayTextBlock.Text = "1111";
});
}
图2
各个不同实现的 SynchronizationContext 的区别
| 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 |