Question

NET中的三种Timer的区别和用法

Answer 1

最近正好做一个WEB中定期执行的程序，而.NET中有3个不同的定时器。所以正好研究研究。这3个定时器分别是：

//1.实现按用户定义的时间间隔引发事件的计时器。此计时器最宜用于 Windows 窗体应用程序中，并且必须在窗口中使用。
System.Windows.Forms.Timer

// 2.提供以指定的时间间隔执行方法的机制。无法继承此类。
System.Threading.Timer

//3.在应用程序中生成定期事件。
System.Timers.Timer

这三个定时器位于不同的命名空间内，上面大概介绍了3个定时器的用途，其中第一个是只能在Windows窗体中使用的控件。在.NET1.1里面，第3个System.Timers.Timer，也是可以拖拽使用，而.NET2.0开始取消了，只能手动编写代码。而后2个没有限制制。下面通过具体的列子来看3个Timer的使用和区别，网上谈的很多，但基本都没有代码。

一 System.Windows.Forms.Timer

#region System.Windows.Forms.Timer
public partial class Form1 : Form
{
public Form1()
{
InitializeComponent();
}

int num = 0;

private void Form_Timer_Tick(object sender, EventArgs e)
{
label1.Text = (++num).ToString();
Thread.Sleep(3000);
}

private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
Form_Timer.Start();
}

private void button2_Click(object sender, EventArgs e)
{
Form_Timer.Stop();
}
}
#endregion
上面这个是一个很简单的功能，在Form窗体上拖了一个System.Windows.Forms.Timer控件名字为Form_Timer，在属性窗中把Enable属性设置为Ture，Interval是定时器的间隔时间。双击这个控件就可以看到 Form_Timer_Tick方法。在这个方法中，我们让她不停的加一个数字并显示在窗体上，2个按钮提供了对计时器的控制功能。

执行的时候你去点击其他窗体在回来，你会发现我们的窗体失去响应了。因为我们这里使用Thread.Sleep(3000);让当前线程挂起，而UI失去相应，说明了这里执行时候采用的是单线程。也就是执行定时器的线程就是UI线程。

Timer 用于以用户定义的事件间隔触发事件。Windows 计时器是为单线程环境设计的，其中，UI 线程用于执行处理。它要求用户代码有一个可用的 UI 消息泵，而且总是在同一个线程中操作，或者将调用封送到另一个线程。

在Timer内部定义的了一个Tick事件，我们前面双击这个控件时实际是增加了一行代码

this.Form_Timer.Tick += new System.EventHandler(this.Form_Timer_Tick);
这个应该明白，不明白的可以看我BLOG中有关委托和事件的文章。然后Windows将这个定时器与调用线程关联(UI线程)。当定时器触发时，Windows把一个定时器消息插入到线程消息队列中。调用线程执行一个消息泵提取消息，然后发送到回调方法中（这里的Form_Timer_Tick方法）。而这些都是单线程进行了，所以在执行回调方法时UI会假死。所以使用这个控件不宜执行计算受限或IO受限的代码，因为这样容易导致界面假死，而应该使用多线程调用的Timer。另外要注意的是这个控件时间精度不高，精度限定为 55 毫秒。我们把Interval设置为20ms，然后在start和stop方法中记录当前时，并计算出运行时间：

从上面图可以看到程序执行了7.8S也就是 7800ms,而间隔时间是20ms，也就是最后显示数字应该是390左右，但只有250，显然是不准确的，不过按MSDN说的55ms的精度，7800ms应该只执行了140多次或更少。不知道这里是不是理解有问题。

二 System.Timers.Timer

接下来就看下另一个Timer，我们用他来改写上面的程序

#region System.Windows.Forms.Timer
public partial class Form1 : Form
{
public Form1()
{
InitializeComponent();
}

int num = 0;
DateTime time1 = new DateTime();
DateTime time2 = new DateTime();
//定义Timer
System.Timers.Timer Timers_Timer = new System.Timers.Timer();

private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
//手动设置Timer，开始执行
Timers_Timer.Interval = 20;
Timers_Timer.Enabled = true;
Timers_Timer.Elapsed += new System.Timers.ElapsedEventHandler(Timers_Timer_Elapsed);
time1 = DateTime.Now;
}

void Timers_Timer_Elapsed(object sender, System.Timers.ElapsedEventArgs e)
{
label1.Text = Convert.ToString((++num)); //显示到lable
Thread.Sleep(3000);
}

private void button2_Click(object sender, EventArgs e)
{
//停止执行
Timers_Timer.Enabled = false;
time2 = DateTime.Now;
MessageBox.Show(Convert.ToString(time2-time1));
}
}
#endregion
我们可以看到这个代码和前面使用Form.Timer的基本相同，不同的是我们是手动定义的对象，而不是通过拉控件。他也有Interval ，Enabled 等属性，作用和第一是一样的。不同的是他的事件名为Elapsed ，但是和上面的Tick一样，绑定一个委托的方法。只是这里我们是手动完成的。另外不同之处是Form.Timer我们可以用Stop和Start方法控制，而这里是通过Enable属性控制。但实际上也可以用Stop和Start方法，内部也是通过他自己的Enable来控制的。

最大的不同就是上面的代码在调试时会报错，提示你"线程间操作无效: 从不是创建控件“label1”的线程访问它。"但如果你不调试直接运行是OK的，而且运行时你去拖动窗体会发现没有出现假死。从这里我们就可以知道这里的Timer的创建线程和执行线程不是同一个线程。也就是使用了多线程。Timer的创建线程是UI线程，而执行线程是TheardPool中的线程，所以不会假死，但调试的时候会报错，因为非控件的创建线程不能操作控件。但你可以直接运行，这里是VS05做了手脚。解决办法很多，用delegate.BeginInvoke()等等。这里介绍特有的一种方法，设置Timer的SynchronizingObject属性，Timers_Timer.SynchronizingObject = label1;这样的话，我们的话，调试运行时就不会报错了，但是设置了这个属性Timer就编程单线程调用了，就基本和第一个完全一样了。
Timer 是为在多线程环境中用于辅助线程而设计的。服务器计时器可以在线程间移动来处理引发的 Elapsed 事件，这样就可以比 Windows 计时器更精确地按时引发事件。Elapsed 事件在 ThreadPool 线程上引发。如果 Elapsed 事件的处理时间比 Interval 长，在另一个 ThreadPool 线程上将会再次引发此事件。因此，事件处理程序应当是可重入的。

另外和前面不同的现象是每次加1后并没有停止3秒在显示。而是继续显示，只是速度稍慢。因为我们设置间隔为20ms，而执行时间为3s，所以会在20ms后在另一个线程中继续执行，而当前线程被挂起而已。关于计时器的精度，取消3s的挂起，发现结果和第一个基本一致。

三 System.Threading.Timer

继续用这个对象改造程序。

#region System.Windows.Forms.Timer
public partial class Form1 : Form
{
public Form1()
{
InitializeComponent();
}

int num = 0;
DateTime time1 = new DateTime();
DateTime time2 = new DateTime();
System.Threading.Timer Thread_Time;

private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
//启动
Thread_Time = new System.Threading.Timer(Thread_Timer_Method,null,0,20);
time1 = DateTime.Now;

}

void Thread_Timer_Method(object o)
{
label1.Text = Convert.ToString((++num));
System.Threading.Thread.Sleep(3000);
}

private void button2_Click(object sender, EventArgs e)
{
//停止
Thread_Time.Dispose();
time2 = DateTime.Now;
MessageBox.Show(Convert.ToString(time2-time1));
}
}
#endregion
用Threading.Timer时的方法，和前面就不太相同了，所以的参数全部在构造函数中进行了设置，而且可以设置启动时间。而且没有提供start和stop方法来控制计时器。而且是以一种回调方法的方式实现，而不是通过事件来实现的。他们之间还是有区别的。

我们只有销毁掉对象来停止他。当你运行时，你会发现他和前面的Timers.Timer一样，是多线程的，主要表现在不会假死，调试运行报错。但跟让你奇怪的是，我们的代码竟然无法让她停止下来。调用了Dispose方法没有用。问题在那？然后有进行了测试，修改了间隔时间为100，200，500，1000，3000，4000。这几种情况。发现当间隔为500ms以上是基本马上就停止了。而间隔时间相对执行时间越短，继续执行的时间越长。这应该是在间隔时间小于执行时间时多个线程运行造成的。因为所有的线程不是同时停止的。间隔越短，线程越多，所以执行次数越多。

最后来看下这个对象另外一个特殊的地方。

static void Main()
{
Timer t = new Timer(Test,null,0,1000);
Console.ReadLine();
}

public static void Test(object o)
{
Console.WriteLine("nihao");
GC.Collect();
}
这段代码会输出什么结果呢？默认情况他只输出一次，就停止了。为什么呢？根据上面说的，当定义对象t,执行代码后，进行了强制垃圾回收，因为t在Main中没有其他引用，所以被回收掉了。但是如果我们吧编译器的”优化“项取消掉，在看看情况。程序进然一直在输出。为什么执行垃圾回收却没有被回收呢？因为这个禁用优化选项，t的声明周期被扩展到了方法结束。所以一直执行。

因为编译器默认是优化的，所以我们必须保证Timer对象一直被引用，而避免被垃圾回收。所以我们可以在编译器打开优化的情况下，在Main函数最后加上t=null保证回收前被引用，但你发现，这样是没用的。因为JIT编译器优化后会吧t=null直接删除，所以我们用t.Dispose(),就可以达到目的。在我们进行垃圾回收时，CLR发现t还有被引用，还没执行Dispose所以不会被回收。是以Threading.Timer有时候会出现运行一次就停止或者是销毁了还在运行的情况，而且和编译器优化也有关，所以使用时要注意。

最后看下MSDN的描述： 只要在使用 Timer，就必须保留对它的引用。对于任何托管对象，如果没有对 Timer 的引用，计时器会被垃圾回收。即使 Timer 仍处在活动状态，也会被回收。当不再需要计时器时，请使用 Dispose 方法释放计时器持有的资源。如果希望在计时器被释放时接收到信号，请使用接受 WaitHandle 的 Dispose(WaitHandle) 方法重载。计时器已被释放后，WaitHandle 便终止。

总结：

System.Threading.Timer 是一个简单的轻量计时器，它使用回调方法并由线程池线程提供服务。不建议将其用于 Windows 窗体，因为其回调不在用户界面线程上进行。System.Windows.Forms.Timer 是用于 Windows 窗体的更佳选择。要获取基于服务器的计时器功能，可以考虑使用 System.Timers.Timer，它可以引发事件并具有其他功能。

在《CLR Via C#》中讲多线程时有提到这3个计时器，但作者说System.Timers.Timer是对System.Threading.Timer的报装，不推荐使用，但是在我的WEB项目中的Application_Start中我还是使用的这个而不是Threading.Timer，因为使用Threading.Timer时只执行了一次就不在执行了。

对于计时器在B/S结构中的使用就复杂一些，一般我们把计时器放在Application_OnStart中，这样全局维护一个计时器，可以进行定期备份数据库，定期维护用户等操作，而且方法写作静态的，以免被垃圾回收。而不建议在一般的aspx页面中使用，因为服务器端的定时器对用户这样意义不大，完全可以使用JS代替。而且这个页面的每个请求都可能引入一个新的定时器，导致系统崩溃。另外，定时器是ASP.NET进程，IIS有关，所以对用重要的执行任务，还是建议写成服务或独立程序放在服务器上执行好了。