曾经在Win32平台下奋战的程序员们想必记得,为了弄清楚“消息循环”的概念,度过多少不眠之夜。尽管如今在应用程序代码的编写过程中,我们已经不再需要它,但是深刻理解Windows平台内部的消息流转机制依然必要..
在早年直接用Win32/Win16 API写程序的时代,消息循环是我们必须搞懂的第一个观念。现在,不管你用是Windows上面的哪一套Application Framework(MFC、VCL、VB、.NET Framework),甚至Unix、Linux、MacOSX上面的Application Framework,都不太轻易看到消息循环。事实上,消息循环依然存在,只是被这些ApplicationFramework包装起来,深深地埋藏在某个角落。
本文章试图唤起大家对于消息循环的回忆,也试图解释消息循环如何被封装进.NET Framework的Windows Forms中。虽然Windows Forms将这一切都藏起来,但是也留下许多空间,让我们可以自行处理Win32的消息。
传统的Windows 程序
传统的Windows程序,只利用Win32 API撰写,下面是一个程序范例,为了节省篇幅,我将其中许多程序代码省略:
// 程序进入点
int APIENTRY _tWinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance,
LPTSTR lpCmdLine, int nCmdShow){
MSG msg;
if (!InitInstance (hInstance, nCmdShow)){
return FALSE;
}
// 主消息循环:
while (GetMessage(&msg, NULL, 0, 0)){
TranslateMessage(&msg); DispatchMessage(&msg);
}
return (int) msg.wParam;
}
// 函数: WndProc(HWND, unsigned, Word, LONG)
// 用途: 处理主窗口的消息。
LRESULT CALLBACK WndProc(
HWND hWnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam) {
int wmId, wmEvent; PAINTSTRUCT ps;
HDC hdc;
switch (message){
case WM_COMMAND:
wmId = LOWORD(wParam);
wmEvent = HIWORD(wParam);
// 剖析菜单选取项目:
switch (wmId){
case IDM_ABOUT:
DialogBox(hInst, (LPCTSTR)IDD_ABOUTBOX,hWnd, (DLGPROC)About);
break;
case IDM_EXIT:
DestroyWindow(hWnd);
break;
default:
return DefWindowProc(hWnd, message,wParam,lParam);
}
break;
case WM_PAINT:
hdc = BeginPaint(hWnd, &ps);
// TODO: 在此加入任何绘图程序代码...
EndPaint(hWnd, &ps);
break;
case WM_DESTROY:
PostQuitMessage(0);
break;
default:
return DefWindowProc(hWnd, message,wParam, lParam);
}
return 0;
}
// [关于] 方块的消息处理例程。
LRESULT CALLBACK About(HWND hDlg, UINT message,
WPARAM wParam, LPARAM lParam){
switch (message){
case WM_INITDIALOG:
return TRUE;
case WM_COMMAND:
if (LOWORD(wParam) == IDOK LOWORD(wParam) == IDCANCEL){
EndDialog(hDlg, LOWORD(wParam));
return TRUE;
}
break;
}
return FALSE;
}
1、从_tWinMain内,程序进入主消息循环;
2、消息循环从消息队列(Message Queue)中取得一个消息(透过调用GetMessage())。每个执行中的程序都有一个属于自己的消息队列;
3、消息循环根据消息内容来决定消息应该送给哪个Windows Procedure(WndProc),.. 这就称为消息分发(Message Dispatch)。通常“每一种”窗口或控件(control)都有一个Windows Procedure,来处理该种窗口/控件的行为;
4、Windows Procedure根据消息内容来决定应该调用哪个函数(利用Switch/Case语法);..
5、Windows Procedure处理完,控制权回到消息循环。继续进行2、3、4、5的动作;
6、当消息队列为空的时候,GetMessage()无法取得任何消息,就会进入Idle(空闲)状态,进入睡眠状态(而不是Busy Waiting)。当消息队列不再为空的时候,程序会自动醒过来,继续进行2、3、4、5的动作;
7、当取得的消息是WM_QUIT,GetMessage()就会得到0的返回值,因而离开消息循环,程序结束。程序会利用调用PostQuitMessage()来将WM_QUIT放置进消息队列中,来造成稍后结束,而不会直接贸然跳离开循环来结束。
虽名为队列(queue),.. 但是消息队列中的消息并非总是先进先出(First In First Out,FIFO),有一些特例:
. 只要消息队列中有WM_QUIT ,就会先取出WM_QUIT,导致程序结束。
. 只有在没有其它消息的时候,WM_PAINT 和WM_TIMER才会被取出。且多个WM_PAINT可能会被合并成一个,WM_TIMER也是如此。
. 利用TranslateMessage()来处理消息,可能会造成新消息的产生。例如:TranslateMessage()可以辨识出WM_KEYDOWN(按键按下)加上WM_KEYUP(按键放开)就产生WM_CHAR(字符输入)。
更多的请看:http://www.QQread.com/windows/2003/index.Html何谓消息
鼠标移动、按键被按下、窗口被关闭.,这些都会产生消息。在Windows操作系统中,消息是以下面的数据结构存在的(定义在WinUser.h档案中):..
typedef struct tagMSG {
HWND hwnd;
UINT message;
WPARAM wParam;
LPARAM lParam;
DWORD time;
POINT pt;
} MSG;
消息内有六个信息,分别是:
. hwnd:窗口/控件的唯一hwnd的编号。消息循环会根据此信息,将消息送到正确目标。
. message:Windows预先定义的消息种类的ID。
. wParam 与lParam:有些message本身需要携带更多的信息,这些信息就放在wParam与lParam中。
. time与pt:消息发生当时的时间与鼠标位置。
.NET Framework如何封装消息循环
.NET Framework的Windows Forms将消息循环封装起来,以方便我们使用。本节中所提到的类(class),都是属于System.Windows.Forms名字空间(namespace)。
简单归纳如下:消息循环被封装进了Application类的Run()静态方法中;Windows Procedure被封装进了NativeWindow 与Control 类中;个别的消息处理动作被封装进Control 类的OnXyz()(例如OnPaint())。我们可以覆盖(override)OnXyz(),来提供我们自己的程序。也可以利用.NET的事件(event)机制,在Xyz事件上,加入我们的事件处理函数(Event Handler)。Control类的OnXyz()会主动调用Xyz 事件的处理函数。
请注重,因为Xyz 的事件处理函数是由Control类的OnXyz()方法所调用的,所以当你覆写OnXyz()方法时,不要忘了调用Control类的OnXyz()(除非你有非凡需求),否则Xyz事件处理函数将会没有作用。只要调用base.OnXyz(),就可以调用到Control类的OnXyz()方法,如下所示:
protected override void OnPaint(PaintEventArgs e){
base.OnPaint (e);// TODO: 加入 Form1.OnPaint 实作
}
我们可以利用覆写Control类的OnXyz(),来决定该消息发生时要做些什么。同理,我们甚至可以覆写Control与NativeWindow类的WndProc(),来定义Windows Procedure。
再次提醒你,因为OnXyz()系列方法是由Control类的WndProc()所调用的,所以当你覆写WndProc()时,不要忘了调用Control类的WndProc()(除非你有非凡需求),否则OnXyz()系列方法(以及Xyz事件处理函数)将会没有作用。只要调用base.WndProc(),就可以调用到Control类的WndProc(),如下所示:
protected override void WndProc(ref Message m){
base.WndProc (ref m);//TODO: 加入Form1.WndProc 实作
}
你可能也注重到了,WndProc()需要一个Message类的参数,这正是MSG被封装成.NET版本的结果。
一个Windows Forms的范例
为了让读者更加了解实际的状况,我用下面的实例范例作说明:
namespace WindowsApplication1{
/// Form1 的摘要描述。
public class Form1 : Form{
/// 设计工具所需的变数。
private Container components = null;
public Form1(){
AutoScaleBaseSize = new Size(5, 15);
ClientSize = new Size(292, 266);
Name = "Form1";
Text = "Form1";
Paint += new PaintEventHandler(this.Form1_Paint);
Paint += new PaintEventHandler(this.Form1_Paint2);
}
/// 应用程序的主进入点。
[STAThread]
static void Main(){
Application.Run(new Form1());
}
protected override void OnPaint(PaintEventArgs e){
base.OnPaint (e); // 2
}
private void Form1_Paint(object sender, PaintEventArgs e){
// 3
}
private void Form1_Paint2(object sender, PaintEventArgs e){
// 4
}
protected override void WndProc(ref Message m){
base.WndProc (ref m); // 1
}
}
}
1、在Main()中,利用Application.Run()来将Form1窗口显示出来,并进入消息循环。
程序的执行过程中,Application.Run()一直未结束。
2、OS在此Process的消息队列内放进一个WM_PAINT消息,好让窗口被显示出来。
3、WM_PAINT被Application.Run()内的消息循环取出来,分发到WndProc()。由于多态(Polymorphism)的因素,此次调用(invoke)到的WndProc()是属于Form1的WndProc(),也就是上述程序中批注(comment)1的地方,而不是调用到 Control.WndProc()。
4、在Form1.WndProc()的最后,有调用base.WndProc(),这实际上调用到Control.WndProc()。
5、Control.WndProc()从Message参数中得知此消息是WM_PAINT,于是调用OnPaint()。由于多态的因素,此次调用到的OnPaint()是属于Form1的OnPaint(),也就是上述程序中批注2的地方,而不是调用到 Control.OnPaint()。
6、在Form1.OnPaint()的最后,有调用base.OnPaint(),这实际上调用到Control.OnPaint()。
7、我们曾经在Form1的构造函数(constructor)中将Form1_Paint()与Form1_Paint2()登记成为Paint事件处理函数
(Event Handler)。Control.OnPaint()会去依序去调用这两个函数,也就是上述程序中批注3与4的地方。
干嘛知道这么多?拜工具之赐,现在的程序员很幸福,可以在糊里胡涂的情况下写出程序来。不过这样的程序员恐怕竞争力不强,究竟将组件(component)拖放(drag and drop)到画面上,再设定组件属性的工作,称不上有太大的难度。只有深入了解内部原理,才能让自己对技术融会贯通,也才能让程序员之路走得更稳健、更长久。