从一个实际的例子来了解线程套间模型(.NETandCOMinterop)

问题实例&＃xff1a;

前些天有一个开发者在微软MSDN .NET开发者论坛上问了一个这样的问题&＃xff1a;

“I create multiple instances of MSScriptControlClass on on different threads.

Calling an ExecuteStatement on one thread blocks other instances of MSScriptControlClass from executing on their own thread. I have an old Delphi Binary that seems to allow this behavior. I assume they use the same COM object.

Any ideas?

Thanks in advance.“

大概意思是说他创建了一个.NET的程序&＃xff0c;并且在多个线程上都创建了MSScriptControlClass的实例&＃xff0c;但问题是任意一个线程上的脚本执行都会阻止其他线程的脚本执行。并且他曾经用Delphi使用这个COM组件的时候并没有这个问题。

问题重现&＃xff1a;

为了重现这个问题&＃xff0c;我用下面的步骤做了一个简单控制台程序来进行测试&＃xff1a;

1. 在Visual Studio里创建了一个C#的控制台程序。
2. 添加了一个名为”Microsoft  Script Control 1.0”的COM引用。
3. 添加了下列代码&＃xff1a;

以下是Properties.Resources.command1和command2的内容&＃xff1a;

commnd1:

For i&＃61;1 To 100 Step 1

if i mod 10 &＃61; 0 Then MsgBox(i)

Next

command2:

For i&＃61;100 To 200 Step 1

if i mod 10 &＃61; 0 Then MsgBox(i)

Next

期望的结果是有两个消息框弹出&＃xff0c;并且一个显示10而另一个显示100. 那样就能证明脚本的执行可以并行进行。

但是得到的结果却是&＃xff0c;要么弹出的是10&＃xff0c;要么弹出的是100. 也就是说&＃xff0c;线程间确实受到了影响。

问题分析&＃xff1a;

这到底是为什么呢&＃xff1f;如何来解决这个问题呢?

第一个印入我脑海的是&＃xff1a;不同的threads之间对COM 对象的操作被进了了同步保护。所以让我想到了COM 线程套间模型。

先简单介绍一下COM线程套间模型&＃xff08;用来保证COM的线程安全&＃xff09;&＃xff1a;

单线程套间模型&＃xff08;STA&＃xff09;&＃xff1a;我们可以通过调用CoInitialize 或者CoInitializeEx(NULL, COINIT_APARTMENTTHREADED)来创建STA。 在.NET中的话&＃xff0c;CLR 运行时会根据我们的设置去调用相应的方法&＃xff0c;并不需要我们显示调用。每个调用了CoInitialize的线程都会有一个独立的套间。

多线程套间模型&＃xff08;MTA&＃xff09;&＃xff1a;我们可以通过调用CoInitializeEx(NULL, COINIT_MULTITHREADED) 来创建MTA。在.NET中的话&＃xff0c;CLR 运行时会根据我们的设置去调用相应的方法&＃xff0c;并不需要我们显示调用。所有调用了CoInitializeEx(NULL, COINIT_MULTITHREADED)的线程共享同一个套间。

根据上述描述&＃xff0c;多线程套间模型是最有可能出现线程间同步控制的。那么我们来验证一下我们在.NET测试程序中创建的线程是否是MTA。这里我有必要强调一下.Net中托管线程的线程模型。在.NET中&＃xff0c;线程模型不是.NET本身的线程安全/线程同步机制&＃xff0c;纯粹是为了和之前的线程套间模型兼容。.NET本身是用完成端口、锁、互斥量等等来完成线程同步/线程安全的。

我们只需要在每个线程中调用下面的代码就可以看到当前的设置&＃xff1a;

Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.GetApartmentState().ToString());

得到的结果是&＃xff1a;

主线程&＃xff1a;MTA

线程t:  Unknown

线程 t1: Unknown

出现Unknown是因为我并没有显示指定用那种线程模型&＃xff0c;所以我们得到了默认的Unknown。不过CLR运行时在Unknown的情况下也是调用了CoInitializeEx(NULL, COINIT_MULTITHREADED)&＃xff0c;这就意味着线程t和t1都是MTA。现在我们就解释了为什么两个线程会出现互相阻塞的情况。

那么STA模式将是我们解决问题的关键。但是不要急&＃xff0c;因为这个COM组件并不一定支持STA&＃xff0c;我们需要进一步验证。

Windows SDK提供了一个工具叫做OLE/COM Object Viewer, 那么我们就来看看我们需要调用的接口是否支持。下图就是我找到的关键接口。大家可以清楚的看到高亮的部分显示的是Both&＃xff0c;那就是说STA和MTA都支持。

问题解决&＃xff1a;

那么我们接下来试一下是不是STA可以解决问题&＃xff0c;我在之前创建线程的代码的基础上做出了以下修改&＃xff1a;

尝试再次运行这个控制台程序&＃xff0c;我们会发现这次同时出现了显着着10和100的两个消息框。

结论及注意事项&＃xff1a;

通过对上述问题的分析与解决&＃xff0c;希望大家可以认识&＃xff1a;

1. 在多线程.NET程序中调用COM组件的时候&＃xff0c;一定要注意线程套间模型的设置。
2. 对于Scriptcontrol来说&＃xff0c;它的开发者实现了多线程调用的线程同步和线程安全策略。但是并不意味着所有的COM组件都不能在MTA下进行多线程并行操作&＃xff0c;这也是取决于COM服务是如何实现的。
3. 我们可以通过OLE/COM Object Viewer来查看某个COM服务支持那种线程套间模型&＃xff0c;并且对调用线程进行相应设置。

相关文档参考&＃xff1a;

Understanding and Using COM Threading Models

http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms809971.aspx

INFO: Descriptions and Workings of OLE Threading Models

http://support.microsoft.com/kb/150777

Processes, Threads, and Apartments

http://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/ms693344(v&＃61;vs.85).aspx

Managed and Unmanaged Threading

http://msdn.microsoft.com/en-us/library/5s8ee185.aspx

COM Clients and Servers

http://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/ms683835(v&＃61;vs.85).aspx

An Overview of Managed/Unmanaged Code Interoperability

http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms973872.aspx