C# - 如何使用线程实现图像预加载缓存

Question

在我的应用程序中，有一个用户可以单步浏览的图像列表。图像加载速度很慢，因此为了改善用户体验，我想在后台预加载一些图像（例如列表中当前所选图像之后的图像）。

我从来没有真正在 C# 中使用过线程，所以我正在寻找某种“最佳实践”建议，如何实现以下行为：

public Image LoadCachedImage(string path) 
{
    // check if the cache (being operated in the background)
    // has preloaded the image
    Image result = TryGetFromCache(path);

    if (result == null) { result = LoadSynchronously(path); }

    // somehow get a list of images that should be preloaded,
    // e.g. the successors in the list
    string[] candidates = GetCandidates(path);

    // trigger loading of "candidates" in the background, so they will
    // be in the cache when queried later
    EnqueueForPreloading(candidates);

    return result;   
}

我相信，后台线程应该监视队列，并连续处理发布的元素通过EnqueueForPreloading()。我想知道如何实现后台工作线程的“主循环”（或者也许有更好的方法来做到这一点？）

Answer 1

如果确实需要对候选项进行顺序处理，可以执行以下操作之一：

1. 创建一个具有 AutoResetEvent 的消息队列数据结构。该类应该生成一个等待事件的线程，然后处理队列中的所有内容。该类的Add或Enqueue应该将其添加到队列中，然后设置事件。这将释放处理队列中项目的线程。

2. 创建一个启动 STA 线程的类，创建 System.Windows.Forms.Control，然后进入 Application.Run()。每次您想要异步处理图像时，调用 Control.BeginInvoke(...)，STA 线程就会在其消息队列中选取它。

可能还有其他选择，但这两个是我会尝试的。

如果您实际上不需要顺序处理，请考虑使用ThreadPool.QueueUserWorkItem(...)。如果有空闲池线程，它将使用它们，否则它将对项目进行排队。但不能保证处理顺序，并且多个可能/将会同时处理。

这是一个（有缺陷的）消息队列示例：

class MyBackgroundQueue<T>
{
    private Queue<T> _queue = new Queue<T>();
    private System.Threading.AutoResetEvent _event = new System.Threading.AutoResetEvent(false);
    private System.Threading.Thread _thread;

    public void Start()
    {
        _thread = new System.Threading.Thread(new System.Threading.ThreadStart(ProcessQueueWorker));
        _thread.Start();
    }

    public class ItemEventArgs : EventArgs
    { public T Item { get; set; } }

    public event EventHandler<ItemEventArgs> ProcessItem;

    private void ProcessQueueWorker()
    {
        while (true)
        {
            _event.WaitOne();
            while (_queue.Count > 0)
                ProcessItem(this, new ItemEventArgs { Item = _queue.Dequeue() });
        }
    }

    public void Enqueue(T item)
    {
        _queue.Enqueue(item);
        _event.Set();
    }
}

当然，这里的一个缺陷是 _queue 没有锁定，因此您会遇到竞争条件。但我会让您来解决这个问题（例如使用 2 队列交换方法）。另外， while(true) 永远不会中断，但我希望该示例能够满足您的目的。

Answer 2

这就是我所说的作弊缓存。操作系统已经为您缓存了文件，但您必须先访问它们。因此，您可以做的只是加载文件，但不保存对它们的引用。

您可以在本身不使用多线程的情况下执行此操作，并且无需将图像保存在列表中。只需创建一个方法委托并为要在后台加载的每个文件调用即可。

例如，预加载目录中的所有 jpeg 图像。

Action<string> d = (string file) => { System.Drawing.Image.FromFile(file); };
foreach(string file in dir.GetFiles("*.jpg"))
    d.BeginInvoke(file);

BeginInvoke() 是一种多线程方法，该循环将非常快，但每个文件将在不同的线程上加载。或者你可以稍微改变一下，将循环放在委托内部，又名。

public void PreCache(List<string> files)
{
    foreach(string file in files)
         System.Drawing.Image.FromFile(file);
}

然后在您的代码中

Action<List<string>> d = PreCache;
d.BeginInvoke(theList);

所有加载都在一个工作线程上完成。