c# - 当您从 C# 进行 P/调用时，异步过程调用如何处理编码(marshal)的委托(delegate)？-6ren

c# - 当您从 C# 进行 P/调用时，异步过程调用如何处理编码(marshal)的委托(delegate)？

转载作者：行者123 更新时间：2023-11-30 15:31:51

我想知道在我下面的特定情况下，当您通过 P/Invoke 将回调委托(delegate)编码到 DLL 时，是否有可能成为本地世界中托管线程管理问题的受害者(参见示例代码)。

This MSDN article on Managed and Unmanaged Threading in Windows状态:

“操作系统 ThreadId 与托管线程没有固定关系，因为非托管主机可以控制托管线程和非托管线程之间的关系。具体来说，复杂的主机可以使用 Fiber API 来调度许多托管线程针对同一操作系统线程，或在不同操作系统线程之间移动托管线程。”

首先，本文描述的非托管主机 是谁或什么？如果您像我在下面给出的示例代码中那样使用编码(marshal)处理，那么那里的非托管主机是谁或什么？

此外，this StackOverflow question已接受的答案指出:

“从 CLR 的角度来看，单个托管线程在其生命周期内由多个不同的 native 线程支持是完全合法的。这意味着 GetCurrentThreadId 的结果可以(并且将会)在线程的整个生命周期内发生变化”

那么，这是否意味着我的 APC 将在 native 线程中排队，或者因为编码(marshal)处理层而直接委托(delegate)给我的托管线程？

这是示例。假设我使用以下类在托管代码中 P/调用 NotifyServiceStatusChange 函数以检查服务何时停止:

using System;
using System.Runtime.InteropServices;

namespace ServiceStatusChecking
{
    class QueryServiceStatus
    {

        [System.Runtime.InteropServices.StructLayoutAttribute(System.Runtime.InteropServices.LayoutKind.Sequential)]
        public class SERVICE_NOTIFY
        {
            public uint dwVersion;
            public IntPtr pfnNotifyCallback;
            public IntPtr pContext;
            public uint dwNotificationStatus;
            public SERVICE_STATUS_PROCESS ServiceStatus;
            public uint dwNotificationTriggered;
            public IntPtr pszServiceNames;
        };

        [System.Runtime.InteropServices.StructLayoutAttribute(System.Runtime.InteropServices.LayoutKind.Sequential)]
        public struct SERVICE_STATUS_PROCESS
        {
            public uint dwServiceType;
            public uint dwCurrentState;
            public uint dwControlsAccepted;
            public uint dwWin32ExitCode;
            public uint dwServiceSpecificExitCode;
            public uint dwCheckPoint;
            public uint dwWaitHint;
            public uint dwProcessId;
            public uint dwServiceFlags;
        };

        [DllImport("advapi32.dll")]
        static extern IntPtr OpenService(IntPtr hSCManager, string lpServiceName, uint dwDesiredAccess);

        [DllImport("advapi32.dll")]
        static extern IntPtr OpenSCManager(string machineName, string databaseName, uint dwAccess);

        [DllImport("advapi32.dll")]
        static extern uint NotifyServiceStatusChange(IntPtr hService, uint dwNotifyMask, IntPtr pNotifyBuffer);

        [DllImportAttribute("kernel32.dll")]
        static extern uint SleepEx(uint dwMilliseconds, bool bAlertable);

        [DllImport("advapi32.dll")]
        static extern bool CloseServiceHandle(IntPtr hSCObject);

        delegate void StatusChangedCallbackDelegate(IntPtr parameter);

        /// <summary> 
        /// Block until a service stops or is found to be already dead.
        /// </summary> 
        /// <param name="serviceName">The name of the service you would like to wait for.</param>
        public static void WaitForServiceToStop(string serviceName)
        {
            IntPtr hSCM = OpenSCManager(null, null, (uint)0xF003F);
            if (hSCM != IntPtr.Zero)
            {
                IntPtr hService = OpenService(hSCM, serviceName, (uint)0xF003F);
                if (hService != IntPtr.Zero)
                {
                    StatusChangedCallbackDelegate changeDelegate = ReceivedStatusChangedEvent;
                    SERVICE_NOTIFY notify = new SERVICE_NOTIFY();
                    notify.dwVersion = 2;
                    notify.pfnNotifyCallback = Marshal.GetFunctionPointerForDelegate(changeDelegate);
                    notify.ServiceStatus = new SERVICE_STATUS_PROCESS();
                    GCHandle notifyHandle = GCHandle.Alloc(notify, GCHandleType.Pinned);
                    IntPtr pinnedNotifyStructure = notifyHandle.AddrOfPinnedObject();
                    NotifyServiceStatusChange(hService, (uint)0x00000001, pinnedNotifyStructure);
                    SleepEx(uint.MaxValue, true);
                    notifyHandle.Free();
                    CloseServiceHandle(hService);
                }
                CloseServiceHandle(hSCM);
            }
        }

        public static void ReceivedStatusChangedEvent(IntPtr parameter)
        {

        }
    }
}

APC 是在托管我的托管线程的任何 native 线程上排队，还是直接委托(delegate)给我的托管线程？我原以为代理是用来处理这种情况的，所以我们不需要担心托管线程是如何本地处理的，但我可能错了!

编辑:我想这是一个更令人满意的答案。

using System;
using System.Runtime.InteropServices;
using System.Threading;

namespace ServiceAssistant
{
    class ServiceHelper
    {

        [System.Runtime.InteropServices.StructLayoutAttribute(System.Runtime.InteropServices.LayoutKind.Sequential)]
        public class SERVICE_NOTIFY
        {
            public uint dwVersion;
            public IntPtr pfnNotifyCallback;
            public IntPtr pContext;
            public uint dwNotificationStatus;
            public SERVICE_STATUS_PROCESS ServiceStatus;
            public uint dwNotificationTriggered;
            public IntPtr pszServiceNames;
        };

        [System.Runtime.InteropServices.StructLayoutAttribute(System.Runtime.InteropServices.LayoutKind.Sequential)]
        public struct SERVICE_STATUS_PROCESS
        {
            public uint dwServiceType;
            public uint dwCurrentState;
            public uint dwControlsAccepted;
            public uint dwWin32ExitCode;
            public uint dwServiceSpecificExitCode;
            public uint dwCheckPoint;
            public uint dwWaitHint;
            public uint dwProcessId;
            public uint dwServiceFlags;
        };

        [DllImport("advapi32.dll")]
        static extern IntPtr OpenService(IntPtr hSCManager, string lpServiceName, uint dwDesiredAccess);

        [DllImport("advapi32.dll")]
        static extern IntPtr OpenSCManager(string machineName, string databaseName, uint dwAccess);

        [DllImport("advapi32.dll")]
        static extern uint NotifyServiceStatusChange(IntPtr hService, uint dwNotifyMask, IntPtr pNotifyBuffer);

        [DllImportAttribute("kernel32.dll")]
        static extern uint SleepEx(uint dwMilliseconds, bool bAlertable);

        [DllImport("advapi32.dll")]
        static extern bool CloseServiceHandle(IntPtr hSCObject);

        delegate void StatusChangedCallbackDelegate(IntPtr parameter);

        /// <summary> 
        /// Block until a service stops or is found to be already dead.
        /// </summary> 
        /// <param name="serviceName">The name of the service you would like to wait for.</param>
        /// <param name="timeout">An amount of time you would like to wait for. uint.MaxValue is the default, and it will force this thread to wait indefinitely.</param>
        public static void WaitForServiceToStop(string serviceName, uint timeout = uint.MaxValue)
        {
            Thread.BeginThreadAffinity();
            GCHandle? notifyHandle = null;
            StatusChangedCallbackDelegate changeDelegate = ReceivedStatusChangedEvent;
            IntPtr hSCM = OpenSCManager(null, null, (uint)0xF003F);
            if (hSCM != IntPtr.Zero)
            {
                IntPtr hService = OpenService(hSCM, serviceName, (uint)0xF003F);
                if (hService != IntPtr.Zero)
                {
                    SERVICE_NOTIFY notify = new SERVICE_NOTIFY();
                    notify.dwVersion = 2;
                    notify.pfnNotifyCallback = Marshal.GetFunctionPointerForDelegate(changeDelegate);
                    notify.ServiceStatus = new SERVICE_STATUS_PROCESS();
                    notifyHandle = GCHandle.Alloc(notify, GCHandleType.Pinned);
                    IntPtr pinnedNotifyStructure = ((GCHandle)notifyHandle).AddrOfPinnedObject();
                    NotifyServiceStatusChange(hService, (uint)0x00000001, pinnedNotifyStructure);
                    SleepEx(timeout, true);
                    CloseServiceHandle(hService);
                }
                CloseServiceHandle(hSCM);
            }
            GC.KeepAlive(changeDelegate);
            if (notifyHandle != null)
            {
                ((GCHandle)notifyHandle).Free();
            }
            Thread.EndThreadAffinity();
        }

        public static void ReceivedStatusChangedEvent(IntPtr parameter)
        {

        }
    }
}

再次编辑!我想这是一个更令人满意的答案:

using System;
using System.Runtime.InteropServices;
using System.Threading;

namespace ServiceAssistant
{
    class ServiceHelper
    {

        [System.Runtime.InteropServices.StructLayoutAttribute(System.Runtime.InteropServices.LayoutKind.Sequential)]
        public class SERVICE_NOTIFY
        {
            public uint dwVersion;
            public IntPtr pfnNotifyCallback;
            public IntPtr pContext;
            public uint dwNotificationStatus;
            public SERVICE_STATUS_PROCESS ServiceStatus;
            public uint dwNotificationTriggered;
            public IntPtr pszServiceNames;
        };

        [System.Runtime.InteropServices.StructLayoutAttribute(System.Runtime.InteropServices.LayoutKind.Sequential)]
        public struct SERVICE_STATUS_PROCESS
        {
            public uint dwServiceType;
            public uint dwCurrentState;
            public uint dwControlsAccepted;
            public uint dwWin32ExitCode;
            public uint dwServiceSpecificExitCode;
            public uint dwCheckPoint;
            public uint dwWaitHint;
            public uint dwProcessId;
            public uint dwServiceFlags;
        };

        [DllImport("advapi32.dll")]
        static extern IntPtr OpenService(IntPtr hSCManager, string lpServiceName, uint dwDesiredAccess);

        [DllImport("advapi32.dll")]
        static extern IntPtr OpenSCManager(string machineName, string databaseName, uint dwAccess);

        [DllImport("advapi32.dll")]
        static extern uint NotifyServiceStatusChange(IntPtr hService, uint dwNotifyMask, IntPtr pNotifyBuffer);

        [DllImportAttribute("kernel32.dll")]
        static extern uint SleepEx(uint dwMilliseconds, bool bAlertable);

        [DllImport("advapi32.dll")]
        static extern bool CloseServiceHandle(IntPtr hSCObject);

        delegate void StatusChangedCallbackDelegate(IntPtr parameter);

        /// <summary> 
        /// Block until a service stops, is killed, or is found to be already dead.
        /// </summary> 
        /// <param name="serviceName">The name of the service you would like to wait for.</param>
        /// <param name="timeout">An amount of time you would like to wait for. uint.MaxValue is the default, and it will force this thread to wait indefinitely.</param>
        public static void WaitForServiceToStop(string serviceName, uint timeout = uint.MaxValue)
        {
            // Ensure that this thread's identity is mapped, 1-to-1, with a native OS thread.
            Thread.BeginThreadAffinity();
            GCHandle notifyHandle = default(GCHandle);
            StatusChangedCallbackDelegate changeDelegate = ReceivedStatusChangedEvent;
            IntPtr hSCM = IntPtr.Zero;
            IntPtr hService = IntPtr.Zero;
            try
            {
                hSCM = OpenSCManager(null, null, (uint)0xF003F);
                if (hSCM != IntPtr.Zero)
                {
                    hService = OpenService(hSCM, serviceName, (uint)0xF003F);
                    if (hService != IntPtr.Zero)
                    {
                        SERVICE_NOTIFY notify = new SERVICE_NOTIFY();
                        notify.dwVersion = 2;
                        notify.pfnNotifyCallback = Marshal.GetFunctionPointerForDelegate(changeDelegate);
                        notify.ServiceStatus = new SERVICE_STATUS_PROCESS();
                        notifyHandle = GCHandle.Alloc(notify, GCHandleType.Pinned);
                        IntPtr pinnedNotifyStructure = notifyHandle.AddrOfPinnedObject();
                        NotifyServiceStatusChange(hService, (uint)0x00000001, pinnedNotifyStructure);
                        SleepEx(timeout, true);
                    }
                }
            }
            finally
            {
                // Clean up at the end of our operation, or if this thread is aborted.
                if (hService != IntPtr.Zero)
                {
                    CloseServiceHandle(hService);
                }
                if (hSCM != IntPtr.Zero)
                {
                    CloseServiceHandle(hSCM);
                }
                GC.KeepAlive(changeDelegate);
                if (notifyHandle != default(GCHandle))
                {
                    notifyHandle.Free();
                }
                Thread.EndThreadAffinity();
            }
        }

        public static void ReceivedStatusChangedEvent(IntPtr parameter)
        {

        }
    }
}

最佳答案

是的，有可能成为这些问题的受害者。在这种特殊情况下，这很困难。当 native 帧位于托管线程的堆栈上时，主机无法将托管线程切换到不同的操作系统线程，并且由于您立即 p/invoke SleepEx，因此主机切换托管线程的窗口位于两个 p/调用调用。尽管如此，当您需要在同一个操作系统线程上进行 p/调用并且 Thread.BeginThreadAffinity() 存在以涵盖这种情况时，有时仍然是一种令人不快的可能性。

现在是 APC 问题。请记住，操作系统对托管线程一无所知。因此，当 APC 执行可警告的操作时，它将被传递到原始 native 线程中。我不知道 CLR 主机在这些情况下如何创建托管上下文，但如果托管线程与操作系统线程是一对一的，则回调可能会使用托管线程的上下文。

更新你的新代码现在安全多了，但你在另一个方向上走得太远了:

1) 不需要用线程亲和性包装整个代码。仅包装确实需要在同一操作系统线程(通知和 sleep )上运行的两个 p/调用。您是否使用有限超时并不重要，因为您使用线程关联解决的问题是两个 p/调用之间的托管到 OS 线程迁移。无论如何，回调不应假设它在任何特定的托管线程上运行，因为它几乎不能安全地做，而且它应该做的也很少:互锁操作、设置事件和完成 TaskCompletionSources 就是关于它的。

2) GCHandle 是一个简单的 IntPtr 大小的结构，可以比较是否相等。不使用 GCHandle?，而是使用普通 GCHandle 并与 default(GCHandle) 进行比较。此外，GCHandle? 对我来说在一般原则上看起来很可疑。

3) 关闭服务句柄时通知停止。 SCM 句柄可以保持打开状态，您可能希望保留它以备下次检查。

// Thread.BeginThreadAffinity();
// GCHandle? notifyHandle = null;
var hSCM  = OpenSCManager(null, null, (uint)0xF003F);
if (hSCM != IntPtr.Zero)
{
    StatusChangedCallbackDelegate changeDelegate = ReceivedStatusChangedEvent;
    var notifyHandle = default(GCHandle);

    var hService  = OpenService(hSCM, serviceName, (uint)0xF003F);
    if (hService != IntPtr.Zero)
    {
        ...
        notifyHandle = GCHandle.Alloc(notify, GCHandleType.Pinned);
        var addr = notifyHandle.AddrOfPinnedObject();
        Thread.BeginThreadAffinity();
        NotifyServiceStatusChange(hService, (uint)0x00000001, addr);
        SleepEx(timeout, true);
        Thread.EndThreadAffinity();
        CloseServiceHandle(hService);
    }

    GC.KeepAlive(changeDelegate);
    if (notifyHandle != default(GCHandle))
        notifyHandle.Free();

    CloseServiceHandle(hSCM);
}

另外，为了尽可能安全，如果您的代码要运行很长时间，或者如果您正在编写一个库，您必须使用受限区域和/或 SafeHandles 来确保您的清理例程运行，即使线程中止。查看 BCL 代码跳转的所有环节，例如 System.Threading.Mutex(使用 Reflector 或 CLR 源代码)。至少，使用 SafeHandles 并尝试/最终释放 GCHandle 和结束线程关联。

至于回调相关的问题，这些只是正常多线程问题的一个糟糕案例:死锁、活锁、优先级反转等。这种 APC 回调最糟糕的事情是(除非你阻止整个线程自己直到它发生，在这种情况下，只阻塞 native 代码会更容易)你无法控制它何时发生:你的线程可能深入 BCL 等待 I/O，等待事件发出信号等，并且很难推断程序可能处于的状态。

关于c# - 当您从 C# 进行 P/调用时，异步过程调用如何处理编码(marshal)的委托(delegate)？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/20103529/

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