图1. 计算Pi值的程序

耗时操作（Long-Running Operations）的进度

虽然大多数的程序不需要计算pi的值，但是很多的程序都需要进行一些耗时的操作，比如打印、调用一个Web service或者计算一位太平洋西北岸亿万富翁的利息收入。对用户来说，只要可以看到当前完成的进度，这样的等待通常还是可以接受的，甚至是一个抽身忙些其他事情的机会。所以我给我的每一个小程序都添加了一个进度条（progress bar）。我的这个计算pi值的程序所用的算法每次计算9位数字。一旦新的一组数字被计算出来，我的程序就更新TextBox控件并移动ProgressBar来显示我们的进度。比如图2就是正在计算1000位pi值的情形（如果21位没有问题，1000位也必定更好）。

图2. 正在计算1000位Pi值

下面的代码展示了pi值的数字被计算出来之后，用户界面（UI）是如何更新的：

void ShowProgress(string pi, int totalDigits, int digitsSoFar) {

  _pi.Text = pi;

  _piProgress.Maximum = totalDigits;

  _piProgress.Value = digitsSoFar;

}

void CalcPi(int digits) {

  StringBuilder pi = new StringBuilder("3", digits + 2);

  // 显示进度

  ShowProgress(pi.ToString(), digits, 0);

  if( digits > 0 ) {

    pi.Append(".");

    for( int i = 0; i < digits; i += 9 ) {

      int nineDigits = NineDigitsOfPi.StartingAt(i+1);

      int digitCount = Math.Min(digits - i, 9);

      string ds = string.Format("{0:D9}", nineDigits);

      pi.Append(ds.Substring(0, digitCount));

      // 显示进度

      ShowProgress(pi.ToString(), digits, i + digitCount);

    }

  }

}

一切进行的都很顺利，直到我在计算pi的1000位的过程中切换到了其他程序做了些什么然后再切换回来时……。我看到了图3显示的画面：

图3. 没有paint事件了

问题的根源当然在于我们的程序是单线程的。当这个线程忙于计算pi值时，就没有机会去绘制UI了。之前我之所以没有遇到这个问题是因为当我设置TextBox.Text属性和ProgressBar.Value属性时，这些控件，作为设置属性操作的一部分，可以强制他们的绘画操作立即进行（尽管我注意到了progress bar的情况要比text box好一些）。然而，当我把这个程序放到后台然后再带回前台时，我需要重绘整个客户区，对窗口来说就是一个Paint事件。因为当前正在处理的事件（Calc按钮的Click事件）返回之前其他事件是不会得到处理的，于是我们就没有机会看到更多的进度显示了。我现在需要做的就是把UI线程释放出来专做UI工作，把耗时的操作放到后台处理。为了实现这个目标，我们需要另外一个线程。

异步操作

现在我的同步Click handler看起来是这样的：

void _calcButton_Click(object sender, EventArgs e) {

  CalcPi((int)_digits.Value);

}

回忆一下我们的问题是“直到CalcPi返回，线程才可以从Click handler返回，窗口才有机会处理Paint（或其他）事件”。处理这种情况的一个方法是启动另外的线程，比如：

using System.Threading;

int _digitsToCalc = 0;

void CalcPiThreadStart() {

  CalcPi(_digitsToCalc);

}

void _calcButton_Click(object sender, EventArgs e) {

  _digitsToCalc = (int)_digits.Value;

  Thread piThread = new Thread(new ThreadStart(CalcPiThreadStart));           

  piThread.Start();

}

现在，在button Click事件返回之前无需再等待CalcPi的完成了，我创建并启动了一个新的线程，Thread.Start方法将调度并启动新的线程，然后立即返回，让UI线程回到它自己的工作上来。现在如果用户和程序交互（比如放到后台，置到前台，改变窗口大小，关闭它），UI线程可以自由地处理这些事件，同时worker线程也在进行它的计算pi的工作。图4显示了两个线程工作的情形：

图4. 幼稚的多线程

你也许注意到了，我没有为worker线程的入口点——CalcPiThreadStart传递任何参数，而是把需要计算的位数放入一个字段（field）_digitsToCalc中，调用线程的入口点，CalcPi被调用。这是一种痛苦，也是我喜欢用Delegate来作异步工作的一个原因。Delegate支持参数，避免了我对增加一个额外的临时field和一个额外的函数而做激烈的思想斗争。

如果你对delegate(委托)不熟悉，就认为他们是调用static或instance函数的对象。在C#中它们的声明语法和函数是一样的。比如CalcPi的一个委托看起来是这样的：

delegate void CalcPiDelegate(int digits);

一旦有了一个委托，我就可以实例化一个对象来同步调用CalcPi函数：

void _calcButton_Click(object sender, EventArgs e) {

  CalcPiDelegate  calcPi = new CalcPiDelegate(CalcPi);

  calcPi((int)_digits.Value);

}

当然，我并不想同步调用CalcPi；我想要异步调用它。然而，在我做这个之前我们需要了解一点委托的工作原理。上面的委托声明实际上声明了一个类，该类继承自一个自带有三个函数（Invoke、BeginInvoke和EndInvoke）的MultiCastDelegate类，像这样：

class CalcPiDelegate : MulticastDelegate {

  public void Invoke(int digits);

  public void BeginInvoke(int digits, AsyncCallback callback,

&nb