Passo a passo: implementando um formulário que usa uma operação em segundo plano

Artigo
07/27/2024

Se você tiver uma operação que levará muito tempo para ser concluída e não quiser que sua interface do usuário pare de responder ou bloqueie, poderá usar a BackgroundWorker classe para executar a operação em outro thread.

Este passo a passo ilustra como usar a BackgroundWorker classe para executar cálculos demorados "em segundo plano", enquanto a interface do usuário permanece responsiva. Quando terminar, você terá um aplicativo que calcula números de Fibonacci de forma assíncrona. Embora o cálculo de um número de Fibonacci grande possa levar um tempo considerável, o thread de interface do usuário principal não será interrompido por esse atraso e o formulário será responsivo durante o cálculo.

As tarefas ilustradas neste passo a passo incluem:

Criando um aplicativo baseado no Windows
Criando um BackgroundWorker em seu formulário
Adição de manipuladores de evento assíncrono
Adicionando relatórios de progresso e suporte a cancelamento

Para obter uma listagem completa do código usado neste exemplo, consulte Como implementar um formulário que usa uma operação em segundo plano.

Criar um formulário que usa uma operação em segundo plano

No Visual Studio, crie um projeto de aplicativo baseado no Windows chamado BackgroundWorkerExample (Arquivo>Novo>Projeto>Visual C# ou Visual Basic>Classic Desktop>Windows Forms Application).
No Gerenciador de Soluções, clique com o botão direito do mouse em Form1 e escolha Renomear no menu de atalho. Altere o nome de arquivo para FibonacciCalculator. Clique no botão Sim quando solicitado se desejar renomear todas as referências ao elemento de código 'Form1'.
Arraste um NumericUpDown controle da Caixa de Ferramentas para o formulário. Defina a Minimum propriedade como 1 e a Maximum propriedade como 91.
Adicione dois Button controles ao formulário.
Renomeie o primeiro Button controle startAsyncButton e defina a Text propriedade como Start Async. Renomeie o segundo Button controle cancelAsyncButtone defina a Text propriedade como Cancel Async. Defina sua Enabled propriedade como false.
Crie um manipulador de eventos para os eventos de Click ambos os Button controles. Para detalhes, consulte Como criar manipuladores de eventos usando o Designer.
Arraste um Label controle da Caixa de Ferramentas para o formulário e renomeie-o resultLabel.
Arraste um ProgressBar controle da Caixa de Ferramentas para o formulário.

Criar um BackgroundWorker com o Designer

Você pode criar o BackgroundWorker para sua operação assíncrona usando o Designer de Formulários do Windows.

Na guia Componentes da Caixa de Ferramentas, arraste a BackgroundWorker para o formulário.

Adicionar manipuladores de eventos assíncronos

Agora você está pronto para adicionar manipuladores de eventos para os eventos assíncronos BackgroundWorker do componente. A operação demorada que será executada em segundo plano, que calcula os números de Fibonacci, é chamada por um desses manipuladores de eventos.

Na janela Propriedades, com o BackgroundWorker componente ainda selecionado, clique no botão Eventos. Clique duas vezes nos DoWork eventos e RunWorkerCompleted para criar manipuladores de eventos. Para mais informações sobre como usar os manipuladores de evento, consulte Como criar manipuladores de eventos usando o Designer.

Crie um novo método, chamado ComputeFibonacci, no formulário. Esse método faz o trabalho real e ele será executado em segundo plano. Esse código demonstra a implementação recursiva do algoritmo de Fibonacci, que é notavelmente ineficiente, demorando mais tempo para concluir o cálculo de números maiores. Ele é usado aqui para fins ilustrativos, para mostrar uma operação que pode introduzir longos atrasos em seu aplicativo.

// This is the method that does the actual work. For this
// example, it computes a Fibonacci number and
// reports progress as it does its work.
long ComputeFibonacci( int n, BackgroundWorker^ worker, DoWorkEventArgs ^ e )
{
   // The parameter n must be >= 0 and <= 91.
   // Fib(n), with n > 91, overflows a long.
   if ( (n < 0) || (n > 91) )
   {
      throw gcnew ArgumentException( "value must be >= 0 and <= 91","n" );
   }

   long result = 0;
   
   // Abort the operation if the user has cancelled.
   // Note that a call to CancelAsync may have set 
   // CancellationPending to true just after the
   // last invocation of this method exits, so this 
   // code will not have the opportunity to set the 
   // DoWorkEventArgs.Cancel flag to true. This means
   // that RunWorkerCompletedEventArgs.Cancelled will
   // not be set to true in your RunWorkerCompleted
   // event handler. This is a race condition.
   if ( worker->CancellationPending )
   {
      e->Cancel = true;
   }
   else
   {
      if ( n < 2 )
      {
         result = 1;
      }
      else
      {
         result = ComputeFibonacci( n - 1, worker, e ) + ComputeFibonacci( n - 2, worker, e );
      }

      // Report progress as a percentage of the total task.
      int percentComplete = (int)((float)n / (float)numberToCompute * 100);
      if ( percentComplete > highestPercentageReached )
      {
         highestPercentageReached = percentComplete;
         worker->ReportProgress( percentComplete );
      }
   }

   return result;
}

// This is the method that does the actual work. For this
// example, it computes a Fibonacci number and
// reports progress as it does its work.
long ComputeFibonacci(int n, BackgroundWorker worker, DoWorkEventArgs e)
{
    // The parameter n must be >= 0 and <= 91.
    // Fib(n), with n > 91, overflows a long.
    if ((n < 0) || (n > 91))
    {
        throw new ArgumentException(
            "value must be >= 0 and <= 91", "n");
    }

    long result = 0;

    // Abort the operation if the user has canceled.
    // Note that a call to CancelAsync may have set
    // CancellationPending to true just after the
    // last invocation of this method exits, so this
    // code will not have the opportunity to set the
    // DoWorkEventArgs.Cancel flag to true. This means
    // that RunWorkerCompletedEventArgs.Cancelled will
    // not be set to true in your RunWorkerCompleted
    // event handler. This is a race condition.

    if (worker.CancellationPending)
    {
        e.Cancel = true;
    }
    else
    {
        if (n < 2)
        {
            result = 1;
        }
        else
        {
            result = ComputeFibonacci(n - 1, worker, e) +
                     ComputeFibonacci(n - 2, worker, e);
        }

        // Report progress as a percentage of the total task.
        int percentComplete =
            (int)((float)n / (float)numberToCompute * 100);
        if (percentComplete > highestPercentageReached)
        {
            highestPercentageReached = percentComplete;
            worker.ReportProgress(percentComplete);
        }
    }

    return result;
}

' This is the method that does the actual work. For this
' example, it computes a Fibonacci number and
' reports progress as it does its work.
Function ComputeFibonacci( _
    ByVal n As Integer, _
    ByVal worker As BackgroundWorker, _
    ByVal e As DoWorkEventArgs) As Long

    ' The parameter n must be >= 0 and <= 91.
    ' Fib(n), with n > 91, overflows a long.
    If n < 0 OrElse n > 91 Then
        Throw New ArgumentException( _
            "value must be >= 0 and <= 91", "n")
    End If

    Dim result As Long = 0

    ' Abort the operation if the user has canceled.
    ' Note that a call to CancelAsync may have set 
    ' CancellationPending to true just after the
    ' last invocation of this method exits, so this 
    ' code will not have the opportunity to set the 
    ' DoWorkEventArgs.Cancel flag to true. This means
    ' that RunWorkerCompletedEventArgs.Cancelled will
    ' not be set to true in your RunWorkerCompleted
    ' event handler. This is a race condition.
    If worker.CancellationPending Then
        e.Cancel = True
    Else
        If n < 2 Then
            result = 1
        Else
            result = ComputeFibonacci(n - 1, worker, e) + _
                     ComputeFibonacci(n - 2, worker, e)
        End If

        ' Report progress as a percentage of the total task.
        Dim percentComplete As Integer = _
            CSng(n) / CSng(numberToCompute) * 100
        If percentComplete > highestPercentageReached Then
            highestPercentageReached = percentComplete
            worker.ReportProgress(percentComplete)
        End If

    End If

    Return result

End Function

No manipulador de DoWork eventos, adicione uma chamada ao ComputeFibonacci método. Pegue o primeiro parâmetro para ComputeFibonacci da Argument propriedade do DoWorkEventArgs. Os BackgroundWorker parâmetros and DoWorkEventArgs serão usados posteriormente para relatórios de progresso e suporte ao cancelamento. Atribua o valor retornado de ComputeFibonacci à Result propriedade do DoWorkEventArgs. Esse resultado estará disponível para o manipulador de RunWorkerCompleted eventos.

Observação

O DoWork manipulador de eventos não faz referência à variável de backgroundWorker1 instância diretamente, pois isso acoplaria esse manipulador de eventos a uma instância específica do BackgroundWorker. Em vez disso, uma referência ao BackgroundWorker que gerou esse evento é recuperada do sender parâmetro. Isso é importante quando o formulário hospeda mais de um BackgroundWorker. Também é importante não manipular nenhum objeto de interface do usuário em seu DoWork manipulador de eventos. Em vez disso, comunique-se com a interface do usuário por meio dos BackgroundWorker eventos.

// This event handler is where the actual,
// potentially time-consuming work is done.
void backgroundWorker1_DoWork( Object^ sender, DoWorkEventArgs^ e )
{
   // Get the BackgroundWorker that raised this event.
   BackgroundWorker^ worker = dynamic_cast<BackgroundWorker^>(sender);

   // Assign the result of the computation
   // to the Result property of the DoWorkEventArgs
   // object. This is will be available to the 
   // RunWorkerCompleted eventhandler.
   e->Result = ComputeFibonacci( safe_cast<Int32>(e->Argument), worker, e );
}

// This event handler is where the actual,
// potentially time-consuming work is done.
private void backgroundWorker1_DoWork(object sender,
    DoWorkEventArgs e)
{
    // Get the BackgroundWorker that raised this event.
    BackgroundWorker worker = sender as BackgroundWorker;

    // Assign the result of the computation
    // to the Result property of the DoWorkEventArgs
    // object. This is will be available to the
    // RunWorkerCompleted eventhandler.
    e.Result = ComputeFibonacci((int)e.Argument, worker, e);
}

' This event handler is where the actual work is done.
Private Sub backgroundWorker1_DoWork( _
ByVal sender As Object, _
ByVal e As DoWorkEventArgs) _
Handles backgroundWorker1.DoWork

    ' Get the BackgroundWorker object that raised this event.
    Dim worker As BackgroundWorker = _
        CType(sender, BackgroundWorker)

    ' Assign the result of the computation
    ' to the Result property of the DoWorkEventArgs
    ' object. This is will be available to the 
    ' RunWorkerCompleted eventhandler.
    e.Result = ComputeFibonacci(e.Argument, worker, e)
End Sub

startAsyncButton No manipulador de Click eventos do controle, adicione o código que inicia a operação assíncrona.

void startAsyncButton_Click( System::Object^ /*sender*/, System::EventArgs^ /*e*/ )
{
   
   // Reset the text in the result label.
   resultLabel->Text = String::Empty;

   // Disable the UpDown control until 
   // the asynchronous operation is done.
   this->numericUpDown1->Enabled = false;

   // Disable the Start button until 
   // the asynchronous operation is done.
   this->startAsyncButton->Enabled = false;

   // Enable the Cancel button while 
   // the asynchronous operation runs.
   this->cancelAsyncButton->Enabled = true;

   // Get the value from the UpDown control.
   numberToCompute = (int)numericUpDown1->Value;

   // Reset the variable for percentage tracking.
   highestPercentageReached = 0;

   // Start the asynchronous operation.
   backgroundWorker1->RunWorkerAsync( numberToCompute );
}

private void startAsyncButton_Click(System.Object sender,
    System.EventArgs e)
{
    // Reset the text in the result label.
    resultLabel.Text = String.Empty;

    // Disable the UpDown control until
    // the asynchronous operation is done.
    this.numericUpDown1.Enabled = false;

    // Disable the Start button until
    // the asynchronous operation is done.
    this.startAsyncButton.Enabled = false;

    // Enable the Cancel button while
    // the asynchronous operation runs.
    this.cancelAsyncButton.Enabled = true;

    // Get the value from the UpDown control.
    numberToCompute = (int)numericUpDown1.Value;

    // Reset the variable for percentage tracking.
    highestPercentageReached = 0;

    // Start the asynchronous operation.
    backgroundWorker1.RunWorkerAsync(numberToCompute);
}

Private Sub startAsyncButton_Click(ByVal sender As System.Object, _
ByVal e As System.EventArgs) _
Handles startAsyncButton.Click

    ' Reset the text in the result label.
    resultLabel.Text = [String].Empty

    ' Disable the UpDown control until 
    ' the asynchronous operation is done.
    Me.numericUpDown1.Enabled = False

    ' Disable the Start button until 
    ' the asynchronous operation is done.
    Me.startAsyncButton.Enabled = False

    ' Enable the Cancel button while 
    ' the asynchronous operation runs.
    Me.cancelAsyncButton.Enabled = True

    ' Get the value from the UpDown control.
    numberToCompute = CInt(numericUpDown1.Value)

    ' Reset the variable for percentage tracking.
    highestPercentageReached = 0


    ' Start the asynchronous operation.
    backgroundWorker1.RunWorkerAsync(numberToCompute)
End Sub

RunWorkerCompleted No manipulador de eventos, atribua o resultado do cálculo ao resultLabel controle.

// This event handler deals with the results of the
// background operation.
void backgroundWorker1_RunWorkerCompleted( Object^ /*sender*/, RunWorkerCompletedEventArgs^ e )
{
   // First, handle the case where an exception was thrown.
   if ( e->Error != nullptr )
   {
      MessageBox::Show( e->Error->Message );
   }
   else
   if ( e->Cancelled )
   {
      // Next, handle the case where the user cancelled 
      // the operation.
      // Note that due to a race condition in 
      // the DoWork event handler, the Cancelled
      // flag may not have been set, even though
      // CancelAsync was called.
      resultLabel->Text = "Cancelled";
   }
   else
   {
      // Finally, handle the case where the operation 
      // succeeded.
      resultLabel->Text = e->Result->ToString();
   }

   // Enable the UpDown control.
   this->numericUpDown1->Enabled = true;

   // Enable the Start button.
   startAsyncButton->Enabled = true;

   // Disable the Cancel button.
   cancelAsyncButton->Enabled = false;
}

// This event handler deals with the results of the
// background operation.
private void backgroundWorker1_RunWorkerCompleted(
    object sender, RunWorkerCompletedEventArgs e)
{
    // First, handle the case where an exception was thrown.
    if (e.Error != null)
    {
        MessageBox.Show(e.Error.Message);
    }
    else if (e.Cancelled)
    {
        // Next, handle the case where the user canceled
        // the operation.
        // Note that due to a race condition in
        // the DoWork event handler, the Cancelled
        // flag may not have been set, even though
        // CancelAsync was called.
        resultLabel.Text = "Canceled";
    }
    else
    {
        // Finally, handle the case where the operation
        // succeeded.
        resultLabel.Text = e.Result.ToString();
    }

    // Enable the UpDown control.
    this.numericUpDown1.Enabled = true;

    // Enable the Start button.
    startAsyncButton.Enabled = true;

    // Disable the Cancel button.
    cancelAsyncButton.Enabled = false;
}

' This event handler deals with the results of the
' background operation.
Private Sub backgroundWorker1_RunWorkerCompleted( _
ByVal sender As Object, ByVal e As RunWorkerCompletedEventArgs) _
Handles backgroundWorker1.RunWorkerCompleted

    ' First, handle the case where an exception was thrown.
    If (e.Error IsNot Nothing) Then
        MessageBox.Show(e.Error.Message)
    ElseIf e.Cancelled Then
        ' Next, handle the case where the user canceled the 
        ' operation.
        ' Note that due to a race condition in 
        ' the DoWork event handler, the Cancelled
        ' flag may not have been set, even though
        ' CancelAsync was called.
        resultLabel.Text = "Canceled"
    Else
        ' Finally, handle the case where the operation succeeded.
        resultLabel.Text = e.Result.ToString()
    End If

    ' Enable the UpDown control.
    Me.numericUpDown1.Enabled = True

    ' Enable the Start button.
    startAsyncButton.Enabled = True

    ' Disable the Cancel button.
    cancelAsyncButton.Enabled = False
End Sub

Adicionando relatórios de progresso e suporte a cancelamento

Para operações assíncronas que levarão um longo tempo, muitas vezes é desejável relatar o progresso ao usuário e permitir que o usuário cancele a operação. A BackgroundWorker classe fornece um evento que permite que você publique o progresso à medida que a operação em segundo plano prossegue. Ele também fornece um sinalizador que permite que o código de trabalho detecte uma chamada e CancelAsync se interrompa.

Implementar relatórios de progresso

Na janela Propriedades, selecione backgroundWorker1. Defina as propriedades WorkerReportsProgress e WorkerSupportsCancellation como true.

Declare duas variáveis no formulário FibonacciCalculator. Elas serão usadas para acompanhar o progresso.

int numberToCompute;
int highestPercentageReached;

private int numberToCompute = 0;
private int highestPercentageReached = 0;

Private numberToCompute As Integer = 0
Private highestPercentageReached As Integer = 0

Adicione um manipulador de eventos para o ProgressChanged evento. No manipulador de ProgressChanged eventos, atualize o ProgressBar com a ProgressPercentage propriedade do ProgressChangedEventArgs parâmetro.

// This event handler updates the progress bar.
void backgroundWorker1_ProgressChanged( Object^ /*sender*/, ProgressChangedEventArgs^ e )
{
   this->progressBar1->Value = e->ProgressPercentage;
}

// This event handler updates the progress bar.
private void backgroundWorker1_ProgressChanged(object sender,
    ProgressChangedEventArgs e)
{
    this.progressBar1.Value = e.ProgressPercentage;
}

' This event handler updates the progress bar.
Private Sub backgroundWorker1_ProgressChanged( _
ByVal sender As Object, ByVal e As ProgressChangedEventArgs) _
Handles backgroundWorker1.ProgressChanged

    Me.progressBar1.Value = e.ProgressPercentage

End Sub

Implementar suporte para cancelamento

cancelAsyncButton No manipulador de eventos do Click controle, adicione o código que cancela a operação assíncrona.

void cancelAsyncButton_Click( System::Object^ /*sender*/, System::EventArgs^ /*e*/ )
{  
   // Cancel the asynchronous operation.
   this->backgroundWorker1->CancelAsync();
   
   // Disable the Cancel button.
   cancelAsyncButton->Enabled = false;
}

private void cancelAsyncButton_Click(System.Object sender,
    System.EventArgs e)
{
    // Cancel the asynchronous operation.
    this.backgroundWorker1.CancelAsync();

    // Disable the Cancel button.
    cancelAsyncButton.Enabled = false;
}

Private Sub cancelAsyncButton_Click( _
ByVal sender As System.Object, _
ByVal e As System.EventArgs) _
Handles cancelAsyncButton.Click
    
    ' Cancel the asynchronous operation.
    Me.backgroundWorker1.CancelAsync()

    ' Disable the Cancel button.
    cancelAsyncButton.Enabled = False
    
End Sub

Os fragmentos de código a seguir no relatório de método ComputeFibonacci progridem e dão suporte ao cancelamento.

if ( worker->CancellationPending )
{
   e->Cancel = true;
}

if (worker.CancellationPending)
{
    e.Cancel = true;
}

If worker.CancellationPending Then
    e.Cancel = True

// Report progress as a percentage of the total task.
int percentComplete = (int)((float)n / (float)numberToCompute * 100);
if ( percentComplete > highestPercentageReached )
{
   highestPercentageReached = percentComplete;
   worker->ReportProgress( percentComplete );
}

// Report progress as a percentage of the total task.
int percentComplete =
    (int)((float)n / (float)numberToCompute * 100);
if (percentComplete > highestPercentageReached)
{
    highestPercentageReached = percentComplete;
    worker.ReportProgress(percentComplete);
}

' Report progress as a percentage of the total task.
Dim percentComplete As Integer = _
    CSng(n) / CSng(numberToCompute) * 100
If percentComplete > highestPercentageReached Then
    highestPercentageReached = percentComplete
    worker.ReportProgress(percentComplete)
End If

Ponto de verificação

Neste ponto, você pode compilar e executar o aplicativo Calculadora Fibonacci.

Pressione F5 para compilar e executar o aplicativo.

Enquanto o cálculo estiver sendo executado em segundo plano, você verá a ProgressBar exibição do progresso do cálculo em direção à conclusão. Você também pode cancelar a operação pendente.

Para números pequenos, o cálculo deve ser muito rápido, mas, para números maiores, você deve ver um atraso considerável. Se inserir um valor de 30 ou mais, você deverá ver um atraso de alguns segundos, dependendo da velocidade do seu computador. Para valores maiores que 40, poderá levar minutos ou horas para concluir o cálculo. Enquanto a calculadora estiver ocupada calculando um número de Fibonacci grande, observe que você pode movimentar livremente o formulário, minimizar, maximizar e até mesmo descartá-lo. Isso ocorre porque o thread da interface do usuário principal não está aguardando concluir o cálculo.

Próximas etapas

Agora que você implementou um formulário que usa um BackgroundWorker componente para executar um cálculo em segundo plano, você pode explorar outras possibilidades para operações assíncronas:

Use vários BackgroundWorker objetos para várias operações simultâneas.
Para depurar seu aplicativo multi-threaded, consulte Como usar a janela Threads.
Implemente seu próprio componente que dá suporte ao modelo de programação assíncrona. Para mais informações, consulte Visão geral sobre o padrão assíncrono baseado em evento.

Cuidado

O uso de multithreading de qualquer tipo pode expor o computador a bugs muito sérios e complexos. Consulte as Melhores práticas de threading gerenciado antes de implementar qualquer solução que use multithreading.

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