如何将位图图像绘制为从背景线程形成

Question

我有一个套接字。BeginReceive 异步套接字连接，它启动自己的线程。 我正在接收大量不适合该方法第一遍的数据，并且由于数据是许多重复出现的 xml 标记，因此无法知道何时完成接收。

接收到数据时，它被解析并使用 graphics.fromImage(bitmap) 绘制到内存中的位图图像上。 为了绘制这个，图形。DrawImage(位图)在我的重写绘制事件中，以允许在调整大小，最小化等时重新绘制表单。

我使用 Invoke 调用来发出信号以使表单无效以启动绘制事件，这可能不是正确的方法，这就是我问你们的原因。

我遇到的问题是图形对象在从 BeginReceive 方法创建的线程以及主 UI 线程上被调用，同时引发异常。

问题 1：有没有一种好方法可以知道我何时收到套接字上的所有数据？ 请记住，它不会在第一次传递时接收所有数据。 如果是这样，我可以以某种方式发出绘画事件的信号。

或

问题 2：我是否应该在某处阻止非 UI 线程以避免跨线程错误，然后调用主线程来绘制表单？ 如果是这样，什么是好的流程？

这是我大部分时间都在做的事情：

private void paint_the_image()
{
Invoke(new Action(() =>
{
this.Invalidate();
}));
}
// the bitmap image is created when the program loads
public void paint_bitmap(int data_type, string text, int x, int y)
{
if (data_type == 1)
{
using( Graphics gr2 = Graphics.FromImage(bitmap_image))
{
gr2.FillRectangle(
Brushes.White, 
35 + (x * 14), 200 + (y * 18), 14, 18);
gr2.DrawString(
text, new Font("Lucida Console", 14), 
newBrush, 35 + (x * 14), 200 + (y * 18));
}
}
}
//paint event
private void main_sockets_Paint(object sender, PaintEventArgs e)
{
using(Graphics gr2 = Graphics.FromImage(bitmap_image))
{
gr2.DrawImage(bitmap_image, 35, 200, 1500, 700);
}
}
// this is called right after the socket connection is made.
public void wait_for_data()
{
if (receive_callBack == null)
{
receive_callBack = new AsyncCallback(on_data_received);
}
async_result = client_socket_connect.BeginReceive(
socket_data_buffer, 0, socket_data_buffer.Length, 
SocketFlags.None, receive_callBack, null);        
}
public void on_data_received(IAsyncResult async)
{
int char_count = 0;
char_count = client_socket_connect.EndReceive(async);
char[] chars = new char[char_count + 1];
System.Text.Decoder decode = System.Text.Encoding.UTF8.GetDecoder();
int char_length = decode.GetChars(socket_data_buffer, 0, char_count, chars, 0);
//processing data....
paint_bitmap(1, txt.ToString(), ex, why);
wait_for_data();
}

我是异步连接的新手，所以请随意将其分开。 任何建议都会有所帮助。

Answer 1

这么多错误...从哪里开始？

好吧，让我们从您的问题开始，重点关注您看到需要关注的线程安全问题：

我使用 Invoke 调用来发出信号以使表单无效以启动 paint 事件，这可能不是正确的方法

实际上，这是在 WinForms 中处理屏幕更新的预期方法：当某些数据更改需要反映在屏幕上时，您将使显示该数据的控件无效，并让控件在引发Paint事件的情况下执行绘图。在许多情况下，控件在内部处理这一切;例如TextBox、Label、ListBox等，代码通常会更新控件在内部存储的数据，并且控件处理屏幕刷新。

在您的情况下，您将位图直接绘制到屏幕上(嗯，有点......代码看起来不起作用，但我可以推断出您要做什么)。因此，正确的方法是更新位图，然后使显示位图的控件失效，以便该控件的Paint处理可以将位图绘制到屏幕上。

有没有好方法可以知道我何时收到套接字上的所有数据？

这取决于您所说的"所有数据"是什么意思。您尚未解释应用程序的网络协议，因此我们不知道这意味着什么。在某些情况下，单个 TCP 连接用于传输多个数据块;在这种情况下，应用程序协议必须定义某种方法来分隔这些块。对于二进制协议，这通常是实际数据之前的字节计数。对于基于文本的协议，这可以是特殊字符(例如'\0'，换行符，LF/CR对等)，甚至可以是某种结构化数据(例如.XML元素)。

在其他情况下，"所有数据"是指在单个连接中发送的每个最后一个字节。在这种情况下，您只需等待流结束指示，即接收操作以 0 字节返回值完成。

我遇到的问题是图形对象在从 BeginReceive 方法创建的线程以及主 UI 线程上被调用，同时引发异常。

据我所知，以上是您的主要问题。解决此问题的最直接方法是同步两个线程。这确实意味着在执行网络 I/O 代码时，UI 线程可能会被暂时阻止，但网络 I/O 代码应该能够足够快地运行，并且运行时间足够短，这不会成为问题。

同步可能如下所示：

private readonly object _lock = new object();
// the bitmap image is created when the program loads
public void paint_bitmap(int data_type, string text, int x, int y)
{
if (data_type == 1)
{
lock (_lock)
{
using( Graphics gr2 = Graphics.FromImage(bitmap_image))
{
gr2.FillRectangle(
Brushes.White, 
35 + (x * 14), 200 + (y * 18), 14, 18);
gr2.DrawString(
text, new Font("Lucida Console", 14), 
newBrush, 35 + (x * 14), 200 + (y * 18));
}
}
}
}
//paint event
private void main_sockets_Paint(object sender, PaintEventArgs e)
{
lock (_lock)
{
e.Graphics.DrawImage(bitmap_image, 35, 200, 1500, 700);
}
}

(我不知道我对Paint事件处理程序所做的更改是否完全正确，但它肯定比您以前的代码更正确，在以前的代码中，您只是出于某种原因将位图的内容绘制到自身)。

上面使用_lock对象来同步对bitmap_image对象的访问，确保一次只有一个线程实际使用它。

<旁白>关于您提供的代码示例的一些要点：示例中没有任何地方实际调用paint_the_image()，也没有显示txt变量的声明或初始化。ex和why变量(顺便说一下，命名非常糟糕)也没有显示，但这似乎不是主要问题的核心。

底线：该示例远非好的、最小的、完整的代码示例，这些示例将成为每个好的 Stack Overflow 问题的一部分，但鉴于这些关键细节的遗漏，它尤其糟糕。如果你觉得你没有得到你需要的帮助，你应该花时间清理你的问题，以便它 a) 更集中(即一次处理一个问题，并确保你在继续下一个问题之前让该部分干净利落地工作)，以及 b) 包括所需的 MCVE。

现在，关于此代码的其他一些想法：

1. 上述同步的替代方法是对渲染进行双缓冲(甚至三重缓冲)。无论如何，您似乎每次都会清除位图(顺便说一下，您可以使用Graphics.Clear()方法)，因此您无需将图像从一帧保留到下一帧。

因此，您可以只维护两个Bitmap对象并交替绘制它们。您仍然需要同步，但这可以通过以下形式完成：在绘制时锁定 UI 线程，并仅在交换缓冲区时锁定网络 I/O 代码。由于交换缓冲区相当于简单地交换数组中的引用甚至标志或索引(取决于您如何实现缓冲区"链")，因此可以保证快速，并且永远不会延迟 UI 线程任何长时间。

例如：

private readonly object _lock = new object();
private bool _useBufferB;
// the bitmap image is created when the program loads
public void paint_bitmap(int data_type, string text, int x, int y)
{
if (data_type == 1)
{
// Note that this test is reversed from the Paint handler one
using( Graphics gr2 =
Graphics.FromImage(_useBufferB ? bitmap_image : bitmap_imageB))
{
gr2.FillRectangle(
Brushes.White, 
35 + (x * 14), 200 + (y * 18), 14, 18);
gr2.DrawString(
text, new Font("Lucida Console", 14), 
newBrush, 35 + (x * 14), 200 + (y * 18));
}
lock (_lock)
{
_useBufferB = !_useBufferB;
}
}
}
//paint event
private void main_sockets_Paint(object sender, PaintEventArgs e)
{
lock (_lock)
{
e.Graphics.DrawImage(
_useBufferB ? bitmap_imageB : bitmap_image, 35, 200, 1500, 700);
}
}

接收
2. 数据时遇到多个问题。

由于以下几个原因，以下代码存在问题：

int char_count = 0;
char_count = client_socket_connect.EndReceive(async);
char[] chars = new char[char_count + 1];

首先，如果您只是要在下一条语句中为char_count赋值，则没有理由将初始化为0。但更成问题的是，除非您使用单字节字符编码(例如 ASCII)，否则没有理由期望EndReceive()返回的字节计数对应于字符计数。

这已经够糟糕的了，但是你有这个：

System.Text.Decoder decode = System.Text.Encoding.UTF8.GetDecoder();
int char_length = decode.GetChars(socket_data_buffer, 0, char_count, chars, 0);

使用Decoder对象可能是一件好事。 除了你做错了。使用Decoder而不仅仅是调用Encoding.GetString()或类似内容的全部意义在于，Decoder对象有一个内部缓冲区来存储不完整的字符数据，以便在后续接收时它可以从中断的地方继续，并确保正确处理在接收操作中拆分的多字节字符。当您丢弃Decoder对象并为每个接收操作创建一个全新的对象时，您也会丢弃此内部缓冲区并否定使用Decoder的好处。

别这样。

更好的可能是这样的：

private readonly Decoder _decoder = new Encoding.UTF8.GetDecoder();
public void on_data_received(IAsyncResult async)
{
int byte_count = client_socket_connect.EndReceive(async);
char[] chars = new char[_decoder.GetCharCount(socket_data_buffer, 0, byte_count)];
_decoder.GetChars(socket_data_buffer, 0, byte_count, chars, 0);
//processing data....
paint_bitmap(1, new string(chars), ex, why);
wait_for_data();
}

虽然是肯定的，但如果没有一个好的代码示例，就不可能确定这是完全正确的事情(即，你真的想把解码的文本直接传递给paint_bitmap()方法，还是你打算先进一步处理该文本？)。

3. 当然，在某些时候，您肯定会希望引入对paint_the_image()方法的调用。毕竟，没有它，UI 线程将不知道重绘任何东西。

4. 也许这个评论应该是第一个......我不知道。我只是想把以上所有内容都排除在外，因为如果你想以后使用这些技术，无论如何你都需要知道这些东西。

但是，真的：我想知道你为什么要使用Bitmap来完成所有这些。您似乎所做的只是将文本数据复制到位图，Winforms确实具有各种其他文本友好控件，您可以使用它们来执行此操作。即使是一个简单的TextBox(将Multiline设置为true以记录多行，如果您希望使用无法修改contets，请将ReadOnly设置为true)，或ListBox，或RichTextBox，或Label，或...

有很多选择，所有这些选择都比处理自己的位图缓冲区要渲染更容易，可能更有效。