揭開.NET消息循環的神秘面紗

2024-07-10 12:58:53

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供稿：網友

曾經在win32平臺下奮戰的程序員們想必記得，為了弄清楚“消息循環”的概念，度過多少不眠之夜。盡管如今在應用程序代碼的編寫過程中，我們已經不再需要它，但是深刻理解windows平臺內部的消息流轉機制依然必要..

　　在早年直接用win32/win16 api寫程序的時代，消息循環是我們必須搞懂的第一個觀念。現在，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環。事實上，消息循環依然存在，只是被這些applicationframework包裝起來，深深地埋藏在某個角落。

　　本文章試圖喚起大家對于消息循環的回憶，也試圖解釋消息循環如何被封裝進.net framework的windows forms中。雖然windows forms將這一切都藏起來，但是也留下許多空間，讓我們可以自行處理win32的消息。

　　傳統的windows 程序

　　傳統的windows程序，只利用win32 api撰寫，下面是一個程序范例，為了節省篇幅，我將其中許多程序代碼省略：

// 程序進入點

int apientry _twinmain(hinstance hinstance, hinstance hprevinstance,

lptstr lpcmdline, int ncmdshow){
　msg msg;
　if (!initinstance (hinstance, ncmdshow)){
　　return false;
　}

　// 主消息循環:

　while (getmessage(&msg, null, 0, 0)){
　　translatemessage(&msg); dispatchmessage(&msg);
　}
　return (int) msg.wparam;
}

// 函數: wndproc(hwnd, unsigned, word, long)
// 用途: 處理主窗口的消息。

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);
　　　　// 剖析菜單選取項目:
　　　　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: 在此加入任何繪圖程序代碼...
　　　　endpaint(hwnd, &ps);
　　　　break;

　　　case wm_destroy:
　　　　postquitmessage(0);
　　　　break;
　　　default:
　　　　return defwindowproc(hwnd, message,wparam, lparam);
　　}
　　return 0;
　}

　// [關于] 方塊的消息處理例程。

　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、從_twinmain內，程序進入主消息循環；

　　2、消息循環從消息隊列（message queue）中取得一個消息（透過調用getmessage()）。每個執行中的程序都有一個屬于自己的消息隊列；

　　3、消息循環根據消息內容來決定消息應該送給哪個windows procedure（wndproc），.. 這就稱為消息分發（message dispatch）。通常“每一種”窗口或控件（control）都有一個windows procedure，來處理該種窗口/控件的行為；

　　4、windows procedure根據消息內容來決定應該調用哪個函數（利用switch/case語法）；..

　　5、windows procedure處理完，控制權回到消息循環。繼續進行2、3、4、5的動作；

　　6、當消息隊列為空的時候，getmessage()無法取得任何消息，就會進入idle（空閑）狀態，進入睡眠狀態（而不是busy waiting）。當消息隊列不再為空的時候，程序會自動醒過來，繼續進行2、3、4、5的動作；

　　7、當取得的消息是wm_quit，getmessage()就會得到0的返回值，因而離開消息循環，程序結束。程序會利用調用postquitmessage()來將wm_quit放置進消息隊列中，來造成稍后結束，而不會直接貿然跳離開循環來結束。

　　雖名為隊列（queue），.. 但是消息隊列中的消息并非總是先進先出（first in first out，fifo），有一些特例：

　　. 只要消息隊列中有wm_quit ，就會先取出wm_quit，導致程序結束。

　　. 只有在沒有其它消息的時候，wm_paint 和wm_timer才會被取出。且多個wm_paint可能會被合并成一個，wm_timer也是如此。

　　. 利用translatemessage()來處理消息，可能會造成新消息的產生。例如：translatemessage()可以辨識出wm_keydown（按鍵按下）加上wm_keyup（按鍵放開）就產生wm_char（字符輸入）。

　　何謂消息

　　鼠標移動、按鍵被按下、窗口被關閉.，這些都會產生消息。在windows操作系統中，消息是以下面的數據結構存在的（定義在winuser.h檔案中）：..

typedef struct tagmsg {
　hwnd hwnd;
　uint message;
　wparam wparam;
　lparam lparam;
　dword time;
　point pt;
} msg;
　　消息內有六個信息，分別是：

　　. hwnd：窗口/控件的唯一hwnd的編號。消息循環會根據此信息，將消息送到正確目標。

　　. message：windows預先定義的消息種類的id。

　　. wparam 與lparam：有些message本身需要攜帶更多的信息，這些信息就放在wparam與lparam中。

　　. time與pt：消息發生當時的時間與鼠標位置。

　　.net framework如何封裝消息循環

　　.net framework的windows forms將消息循環封裝起來，以方便我們使用。本節中所提到的類（class），都是屬于system.windows.forms名字空間（namespace）。

　　簡單歸納如下：消息循環被封裝進了application類的run()靜態方法中；windows procedure被封裝進了nativewindow 與control 類中；個別的消息處理動作被封裝進control 類的onxyz()（例如onpaint()）。我們可以覆蓋（override）onxyz()，來提供我們自己的程序。也可以利用.net的事件（event）機制，在xyz事件上，加入我們的事件處理函數（event handler）。control類的onxyz()會主動調用xyz 事件的處理函數。

　　請注意，因為xyz 的事件處理函數是由control類的onxyz()方法所調用的，所以當你覆寫onxyz()方法時，不要忘了調用control類的onxyz()（除非你有特殊需求），否則xyz事件處理函數將會沒有作用。只要調用base.onxyz()，就可以調用到control類的onxyz()方法，如下所示：

protected override void onpaint(painteventargs e){
　base.onpaint (e);// todo: 加入 form1.onpaint 實作
}
　　我們可以利用覆寫control類的onxyz()，來決定該消息發生時要做些什么。同理，我們甚至可以覆寫control與nativewindow類的wndproc()，來定義windows procedure。

　　再次提醒你，因為onxyz()系列方法是由control類的wndproc()所調用的，所以當你覆寫wndproc()時，不要忘了調用control類的wndproc()（除非你有特殊需求），否則onxyz()系列方法（以及xyz事件處理函數）將會沒有作用。只要調用base.wndproc()，就可以調用到control類的wndproc()，如下所示：

protected override void wndproc(ref message m){
　base.wndproc (ref m);//todo: 加入form1.wndproc 實作
}
　　你可能也注意到了，wndproc()需要一個message類的參數，這正是msg被封裝成.net版本的結果。

　　一個windows forms的范例

　　為了讓讀者更加了解實際的狀況，我用下面的實例范例作說明：

namespace windowsapplication1{
　/// form1 的摘要描述。
　public class form1 : form{
　　/// 設計工具所需的變數。
　　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);
　　}
　　/// 應用程序的主進入點。
　　[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()來將form1窗口顯示出來，并進入消息循環。程序的執行過程中，application.run()一直未結束。

　　2、os在此process的消息隊列內放進一個wm_paint消息，好讓窗口被顯示出來。

　　3、wm_paint被application.run()內的消息循環取出來，分發到wndproc()。由于多態（polymorphism）的因素，此次調用（invoke）到的wndproc()是屬于form1的wndproc()，也就是上述程序中批注（comment）1的地方，而不是調用到 control.wndproc()。

　　4、在form1.wndproc()的最后，有調用base.wndproc()，這實際上調用到control.wndproc()。

　　5、control.wndproc()從message參數中得知此消息是wm_paint，于是調用onpaint()。由于多態的因素，此次調用到的onpaint()是屬于form1的onpaint()，也就是上述程序中批注2的地方，而不是調用到 control.onpaint()。

　　6、在form1.onpaint()的最后，有調用base.onpaint()，這實際上調用到control.onpaint()。

　　7、我們曾經在form1的構造函數（constructor）中將form1_paint()與form1_paint2()登記成為paint事件處理函數
（event handler）。control.onpaint()會去依序去調用這兩個函數，也就是上述程序中批注3與4的地方。

　　干嘛知道這么多？拜工具之賜，現在的程序員很幸福，可以在糊里胡涂的情況下寫出程序來。不過這樣的程序員恐怕競爭力不強，畢竟將組件（component）拖放（drag and drop）到畫面上，再設定組件屬性的工作，稱不上有太大的難度。只有深入了解內部原理，才能讓自己對技術融會貫通，也才能讓程序員之路走得更穩健、更長久。

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