.NET中至少有6種定時器，每一種定時器都有它的用途和特點(diǎn)。根據(jù)定時器的應(yīng)用場景，可以分為UI相關(guān)的定時器和UI無關(guān)的定時器。本文將簡單介紹這6種定時器的基本用法和特點(diǎn)。
UI定時器#
.NET中的UI定時器主要是WinForm、WPF以及WebForm中的定時器。分別為：
通常情況下，WinForm、WPF中的定時器是在UI線程上執(zhí)行回調(diào)函數(shù)，因此可以直接訪問UI元素。由于WinForm、WPF支持單線程單元模型（Single-Thread Apartment，STA），定時器間隔事件是在UI線程上觸發(fā)，因此，不用擔(dān)心線程安全問題。
System.Web.UI.Timer是通過Javascript定時器和服務(wù)端異步回調(diào)實(shí)現(xiàn)，也是單線程的。
請注意，這里說的是通常情況，后邊介紹System.Windows.Threading.DispatcherTimer時會提到在非UI線程創(chuàng)建DispatcherTimer時也無法直接訪問UI元素。
System.Windows.Forms.Timer針對WinForm應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化，是只能在WinForm上使用的定時器。這個定時器是針對單線程環(huán)境設(shè)計的，是在UI線程上處理定時任務(wù)。
它要求用戶代碼有可用的UI消息泵，定時任務(wù)須在UI線程上運(yùn)行，或者跨線程通過Invoke或者BeginInvoke封送(marshal)到UI線程上運(yùn)行。其優(yōu)點(diǎn)是使用簡單，只需通過給Interval屬性賦值來設(shè)置時間間隔，并注冊Tick事件處理定時任務(wù)。其缺點(diǎn)是精度不高，精度為55毫秒，也就是Interval賦值小于55時，也是55毫秒觸發(fā)一次定時任務(wù)。
public partial class Timerfrom : Form
{
private System.Windows.Forms.Timer digitalClock;
private void Timerfrom_Load(object sender, EventArgs e)
{
digitalClock = new System.Windows.Forms.Timer();//創(chuàng)建定時器
digitalClock.Tick += new EventHandler(HandleTime);//注冊定時任務(wù)事件
digitalClock.Interval = 1000;//設(shè)置時間間隔
digitalClock.Enabled = true;
digitalClock.Start(); //開啟定時器
}
public void HandleTime(Object myObject, EventArgs myEventArgs)
{
labelClock.Text = DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
}
private void frmTimerDemo_FormClosed(object sender, FormClosedEventArgs e)
{
digitalClock.Stop();//停止定時器
digitalClock.Dispose();
}
}
System.Windows.Threading.DispatcherTimer#
System.Windows.Threading.DispatcherTimer是WPF中的定時器，它是基于Dispatcher對象的(并不是基于UI線程的)。DispatcherTimer的定時任務(wù)是像其他操作一樣放在Dispatcher隊列上，其執(zhí)行操作時間依賴于隊列中其他任務(wù)及其優(yōu)先級，因此，DispatcherTimer不保證在時間間隔發(fā)生時準(zhǔn)確執(zhí)行，只保證不會在時間間隔發(fā)生前執(zhí)行。
Dispatcher為特定線程維護(hù)工作項（操作）的優(yōu)先級隊列，在線程上創(chuàng)建Dispatcher對象時，它成為唯一可以關(guān)聯(lián)該線程的Dispatcher對象，WPF中，DispatcherObject只能被與之關(guān)聯(lián)的Dispatcher對象訪問，也就是非UI線程中無法直接訪問UI元素（WPF中的UI元素都是派生自DispatcherObject）
此外，DispatcherTimer不像System.Windows.Forms.Timer那樣只在UI線程上創(chuàng)建才能觸發(fā)Tick事件，它在非UI線程下創(chuàng)建也可以觸發(fā)Tick事件，此時訪問UI元素也需要通過Invoke或者BeginInvoke封送(marshal)到UI線程上運(yùn)行。其優(yōu)點(diǎn)也是簡單易用，適合在UI線程上執(zhí)行任務(wù)或觸發(fā)事件，缺點(diǎn)是精度不準(zhǔn)確，可能存在延遲。
private void Dt_Tick(object sender, EventArgs e)
{
Dispatcher.BeginInvoke((Action)delegate ()
{
text1.Text = DateTime.Now.ToString();
});
Console.WriteLine(DateTime.Now.ToString());
}
private void Button_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
Task.Run(() =>{
DispatcherTimer dt = new DispatcherTimer();
dt.Tick += Dt_Tick;
dt.Interval = TimeSpan.fromSeconds(1);
dt.Start();
Dispatcher.Run();
});
}
上述代碼中，DispatcherTimer是非UI線程中創(chuàng)建，定時任務(wù)中訪問UI元素text1，需要通過Invoke或者BeginInvoke封送(marshal)到UI線程上運(yùn)行，而Console.WriteLine則可以直接運(yùn)行。
System.Web.UI.Timer#
System.Web.UI.Timer是僅適用于.NET Framework的ASP.NET組件。通過Javascript定時器和服務(wù)端異步回調(diào)實(shí)現(xiàn)。每次觸發(fā)定時器時，只能執(zhí)行一個異步回調(diào)方法，而其他的異步回調(diào)方法需要等待前一個異步回調(diào)方法執(zhí)行完畢后才能執(zhí)行。這樣可以保證在任意時刻只有一個異步回調(diào)方法在執(zhí)行，避免了多線程并發(fā)執(zhí)行的問題。
UI無關(guān)定時器#
從 .NET 6開始，UI無關(guān)定時器有三個：
System.Threading.Timer#
System.Threading.Timer是最基礎(chǔ)輕量的定時器，它將定期在線程池線程上執(zhí)行單個回調(diào)方法。在創(chuàng)建定時器對象時必須指定回調(diào)方法，并且后續(xù)不能修改，同時也可以指定定時器回調(diào)開始執(zhí)行的時間以及時間間隔。定時器創(chuàng)建后可以通過Change方法修改回調(diào)開始執(zhí)行的時間以及時間間隔。該定時器的優(yōu)點(diǎn)是輕量，精度相對較高，與Windows操作系統(tǒng)時鐘精度一致，大約15毫秒。但因為是基于線程池的，所以在任務(wù)執(zhí)行時間較長或者線程池過載時，會出現(xiàn)延遲。其缺點(diǎn)是使用不太方便，定時器創(chuàng)建后無法修改回調(diào)方法。
var stateTimer = new
var autoEvent = new AutoResetEvent(false);
Timer(CheckStatus, autoEvent, 1000,250);
private int invokeCount=0;
public void CheckStatus(Object stateInfo)
{
AutoResetEvent autoEvent = (AutoResetEvent)stateInfo;
Console.WriteLine("{0} Checking status {1,2}.",DateTime.Now.ToString("h:mm:ss.fff"),(++invokeCount).ToString());
if(invokeCount == 10)
{
invokeCount = 0;
autoEvent.Set();
}
}
System.Timers.Timer#
System.Timers.Timer在內(nèi)部使用System.Threading.Timer，并公開了更多的屬性，如AutoReset, Enabled或SynchronizingObject，這些屬性允許配置回調(diào)的執(zhí)行方式。此外，Tick事件允許注冊多個處理程序。因此，一個定時器可以觸發(fā)多個處理程序。還可以在計時器啟動后更改處理程序。與System.Threading.Timer相似，其優(yōu)點(diǎn)也是精度相對較高，與Windows操作系統(tǒng)時鐘精度一致，大約15毫秒。因為默認(rèn)（或者SynchronizingObject=null時）是基于線程池的，所以在任務(wù)執(zhí)行時間較長或者線程池過載時，會出現(xiàn)延遲。但使用要更簡便一些。
public partial class Timerfrom : Form
{
private System.Timers.Timer timer;
private void Timerfrom_Load(object sender, EventArgs e)
{
// 支持注冊多個處理程序
timer.Elapsed += (sender, e) => { label1.Text = DateTime.Now.ToLongTimeString(); };
timer.Elapsed += (sender, e) => { Console.WriteLine(DateTime.Now.ToLongTimeString()); };
//自定義回調(diào)執(zhí)行的方式（指定對象所在的線程），SynchronizingObject=null時在線程池上執(zhí)行
timer.SynchronizingObject = this;
timer.AutoReset = true;
timer.Start();
}
}
本例中將SynchronizingObject屬性設(shè)置為Form對象，因此Elapsed的處理程序在UI線程上執(zhí)行，可以直接修改label1.Text，如果SynchronizingObject屬性為null，處理程序則是在線程池線程上執(zhí)行，修改label1.Text時需要通過Invoke或者BeginInvoke封送(marshal)到UI線程上運(yùn)行。
System.Threading.PeriodicTimer#
System.Threading.PeriodicTimer是 .NET 6中引入的定時器。它能方便地使用異步方式，它沒有Tick事件，而是提供WaitForNextTickAsync方法處理定時任務(wù)。通常是使用While循環(huán)結(jié)合CancellationToken一起使用。和CancellationToken一起用的時候需要注意，如果CancellationToken被取消的時候會拋出一個OperationCanceledException需要考慮自己處理異常。相比之前的定時器來說，有下面幾個特點(diǎn)：
沒有callback 來綁定事件;
不會發(fā)生重入，只允許有一個消費(fèi)者，不允許同一個PeriodicTimer在不同的地方同時WaitForNextTickAsync，不需要自己做排他鎖來實(shí)現(xiàn)不能重入；
異步化。之前的 timer 的 callback 都是同步的，使用新 timer 可以使用異步方法，避免了編寫 Sync over Async 代碼；
Dispose 之后，實(shí)例就無法使用，并且 WaitForNextTickAsync 始終返回 false。
var cts = new CancellationTokenSource(TimeSpan.fromSeconds(15));
using (var timer = new PeriodicTimer(TimeSpan.fromSeconds(1)))
{
try
{
while (await timer.WaitForNextTickAsync(cts.Token))
{
await Task.Delay(3000);
Console.WriteLine($"ThreadId is {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId} --- Time is {DateTime.Now:HH:mm:ss}");
}
}
catch (OperationCanceledException)
{
Console.WriteLine("Operation cancelled");
}
}
小結(jié)#
我們在開發(fā)過程中遇到的坑往往不是技術(shù)本身的坑，而是我們?yōu)E用沒有掌握的技術(shù)導(dǎo)致的，在有多種技術(shù)方案可選的時候，通常只關(guān)注技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，忽略了技術(shù)適用場景及其局限性。.NET中幾種定時器各自都有其適用場景和不足，但都不支持高精度計時。了解這些有助于我們在開發(fā)過程中選擇合適定時器，避免遇到問題后被動地替換解決方案。
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