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揭开.NET消息循环的神秘面纱

王朝c#·作者佚名  2006-11-24
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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,都不太容易看到消息循环。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)。

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。

请注意,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()(除非你有特殊需求),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()(除非你有特殊需求),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

}

你可能也注意到了,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,毕竟将组件(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。

 
 
 
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