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SmartThread를 이용한 Background Worker 기능 구현 방법
작성일 2018-08-28 수정일 2021-02-03 조회수 1653
분류 SmartX Framework
적용
플랫폼
키워드 Background Worker, SmartThread, Work Thread, UI Thread, UI 갱신
첨부파일 Tech68_SmartThread_BackgroundWorker.zip

본 자료는
1. Worker Thread와 UI Thread의 차이점
2. Work Thread와 UI Thread의 장점만 사용하는 방법
3. Work Thread와 UI Thread의 조합에 따른 활용 방법
4. 활용 예제 프로그램 소스 코드
5. 활용 예제 프로그램 사용 방법 및 결과
순서로 진행합니다.

1. Work Thread와 UI Thread의 차이점

SmartThread는 두 가지의 Thread를 지원하며 아래 표와 같은 장단점이 있습니다.

[표] Work Thread와 UI Thread 비교
Thread Work Thread UI Thread
연산 처리 속도 빠름 느림
UI 접근 불가능 가능
관련 이벤트 ThreadFunction UIThreadFunction

SmartThread는 Work Thread와 UI Thread를 지원하지만, 원칙적으로 한 가지의 Thread만 사용할 수 있습니다. 이러한 점으로 Work Thread를 사용 시 연산 처리를 빠르게 할 수 있지만 UI에 접근하지 못하고, UI Thread를 사용 시 사용자 인터페이스에 접근할 수 있지만, 연산 처리가 느린 불편함이 있습니다.
SmartThread는 각 Thread의 단점을 보완하기 위해 Work Thread와 UI Thread의 장점을 동시에 사용하는 기능이 있습니다. Work Thread로 연산 처리 후 ReportProgress 함수를 호출하면 UI Thread를 우회하여 간접적으로 호출합니다. 이 경우 Work Thread의 장점인 반복적인 연산을 빠르게 처리 후 UI Thread의 장점인 사용자 인터페이스에 직접 접근하여 갱신할 수 있습니다.

주의Worker Thread를 사용 중에 UIThreadFunction을 직접적으로 호출 시 에러가 발생합니다. Work Thread를 사용 중 사용자 인터페이스(UI)에 즉각적으로 데이터를 갱신해야 할 경우 반드시 ReportProgress 함수를 사용해 UIThreadFunction을 우회하여 호출하시기 바랍니다.

2. Work Thread와 UI Thread의 장점만 사용하는 방법

SmartThread를 사용해 연산과 동시에 사용자 인터페이스를 갱신하는 방법은 [CASE-1] UI Thread를 사용하는 방법과 [CASE-2] Work Thread와 UI Thread를 조합하여 사용하는 방법이 있습니다. [CASE-1]의 경우 UI Thread를 사용해 연산과 사용자 인터페이스 갱신을 동시에 하는 대신 속도가 느린 단점이 있습니다. 하지만 [CASE-2]의 경우 Work Thread를 사용해 빠르고 반복적인 연산 처리를 하는 동시에 UI Thread를 우회하여 호출해 사용자 인터페이스를 갱신할 수 있습니다.
Work Thread의 빠른 연산 처리 속도와 UI Thread의 사용자 인터페이스에 직접 접근할 수 있는 장점만을 사용하기 위해 SmartThread의 인터페이스인 WorkerReportProgress 속성과 ReportProgress 함수를 사용해야 합니다. UI Thread를 간접적으로 호출하기 위해 WorkerReportProgress 속성을 true로 설정 후 Work Thread로 빠르고 반복적인 연산 처리를 하는 동시에 일정한 조건에 의해 사용자 인터페이스를 갱신하기 위해 ReportProgress 함수를 호출하여 UI Thread를 간접적으로 호출하여 처리합니다.

[CASE-1] UI Thread 사용한 경우

private int m_iCount;
private int[] m_ADCRawData;
private int m_iOldiProgressPercentage;

private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
{

m_iCount = 0;
m_ADCRawData = new int[1000000];
m_iOldiProgressPercentage = 0;
smartThread1.Start();
}

private void smartThread1_UIThreadFunction(SmartX.ThreadArgs args)
{
// *********** 〈 사용자 인터페이스 접근이 가능한 이벤트 〉 ***********
// UI Thread로 반복적인 연산 처리 시작
// smartADC로부터 데이터를 읽어 m_ADCRawData에 저장
m_ADCRawData[m_iCount++] = smartADC1.ReadData(0);
// 연산 처리 종료

int iProgressPercentage;
iProgressPercentage = (int)(((decimal)m_iCount / (m_ADCRawData.Length)) * 100.0m);

// smartADC를 통해 데이터를 50000개 단위로 받았을 경우 사용자 인터페이스 갱신
if ((((iProgressPercentage % 5) == 0)) && (m_iOldiProgressPercentage != iProgressPercentage))
{
// 사용자 인터페이스 갱신 : SmartProgressBar의 게이지 상승
smartProgressBar1.Value = iProgressPercentage;
m_iOldiProgressPercentage = iProgressPercentage;
}
}


[CASE-2] Work Thread와 UI Thread를 조합하여 사용한 경우

private int m_iCount;
private int[] m_ADCRawData;
private int m_iOldiProgressPercentage;

private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
{

m_iCount = 0;
m_ADCRawData = new int[1000000];
m_iOldiProgressPercentage = 0;

 // ReportProgress 함수 호출 전 반드시 설정
 smartThread1.WorkerReportsProgress = true;
smartThread1.Start();
}

private void smartThread1_ThreadFunction(SmartX.ThreadArgs args)
{
// *********** 〈 사용자 인터페이스 접근이 불가능한 이벤트 〉 ***********
// Work Thread로 UI Thread보다 빠르지만 사용자 인터페이스에 직접 접근 불가능
// 따라서 SmartThread1.ReportsProgress() 메서드를 호출하여 간접적으로
// 사용자 인터페이스를 갱신 처리함

// Work Thread로 반복적이면서 빠른 연산 처리 시작
// smartADC로부터 데이터를 읽어 m_ADCRawData에 저장
m_ADCRawData[m_iCount++] = smartADC1.ReadData(0);
// 연산 처리 종료

int iProgressPercentage;

iProgressPercentage = (int)(((decimal)m_iCount / (m_ADCRawData.Length)) * 100.0m)

if ((((iProgressPercentage % 5) == 0)) && (m_iOldiProgressPercentage != iProgressPercentage))

{
 // Background Worker Thread로 UIThreadFunction 이벤트 호출
 smartThread1.ReportProgress(iProgressPercentage);
m_iOldiProgressPercentage = iProgressPercentage;
}
}

 private void smartThread1_UIThreadFunction(SmartX.ThreadArgs args)
 {
// *********** 〈 사용자 인터페이스 접근이 가능한 이벤트 〉 ***********
// 사용자 인터페이스 갱신 : SmartProgressBar의 게이지 상승
smartProgressBar1.Value = args.iProgressPercentage;
 }


3. Work Thread와 UI Thread의 조합에 따른 활용 방법

Work Thread는 반복적이고 빠른 연산을 처리할 때 사용하기 적절하기 때문에 SmartADC와 SmartGPIO를 제어할 때 유용하게 사용됩니다. SmartADC와 SmartGPIO를 통해 ADC와 GPIO 값을 읽어오거나, SmartADC 또는 SmartGPIO를 통해 빠르고 반복적으로 값을 읽어 정의된 계산 및 로직 코드에 따라 제어 출력을 빠르게 처리할 수 있습니다. 하지만 Work Thread의 한계점은 사용자 인터페이스(UI)에 직접적으로 접근하지 못하기 때문에 사용하는데 제한이 있습니다. 사용자 인터페이스(UI)를 갱신하기 위해 UI Thread를 사용해 구현한다면 처리할 데이터가 방대하며 빠르고 반복적인 연산 처리가 필요한 경우 권장하지 않습니다.
이러한 한계점을 보완한 Work Thread와 UI Thread의 장점만을 조합하여 사용하는 방법이 있습니다. Work Thread를 통해 반복적인 연산을 빠르게 처리하여 조건에 부합하면 ReportProgress 함수를 호출하여 UI Thread를 간접적으로 호출하고, 사용자 인터페이스(UI)를 갱신합니다. 이 방법을 활용하여 SmartADC를 통해 일정한 수치의 데이터를 읽은 후 사용자 인터페이스에 해당 값을 보여주거나, SmartGPIO를 통해 입력 신호를 감지하여 조건에 부합하는 값을 사용자 인터페이스에 표현하는 등의 처리를 할 수 있습니다.


4. 활용 예제 프로그램 소스 코드

본 예제는 Work Thread를 통해 ADC 값을 읽어 배열에 저장하는 반복적이고 빠른 연산 처리를 하며 Sampling Count 기준 5%(50,000번)마다 UI Thread를 간접적으로 호출하여 SmartProgressBar에 Count 진행도를, SmartDraw에 읽어온 ADC 값의 수치를 갱신합니다.

private const int SAMPLECOUNT = 1000000;
private int m_iCount;
private int[] m_ADCRawData;
private int m_iOldiProgressPercentage;

// List 템플릿 : 차트에 그릴 데이터 저장
private Listint〉 m_listChartDatas = new Listint〉();
// Chart의 PenStyle 정의
private SmartX.SmartDraw.CHARTPENSTYLE[] m_ChartPenStyle;

private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
{

m_iCount = 0;
m_ADCRawData = new int[1000000];
m_iOldiProgressPercentage = 0;   // UI Thread를 우회하여 호출하기 활성화
smartThread1.WorkerReportsProgress = true;

// Chart 스타일 정의
smartDraw2.SetChartCfg(1, 210, 774, 210, 1, SmartX.SmartDraw.CHARTREFRESH.LEFTSCROLL, 1);
m_ChartPenStyle = new SmartX.SmartDraw.CHARTPENSTYLE[1];
m_ChartPenStyle[0].m_chColor = Color.White;
m_ChartPenStyle[0].m_iPenWidth = 1;
smartDraw2.ChartChannelPenStyle = m_ChartPenStyle;

smartDraw2.ChartDrawStep = 1000;
}

// work Thread 동작시키는 이벤트
private void smartThread1_ThreadFunction(SmartX.ThreadArgs args)
{
// UI thread 보다 빠르지만 사용자 인터페이스에 직접 접근 불가능
// 따라서 smartThread1.ReportProgress() 함수를 호출해 간접적으로 사용자 인터페이스를 갱신 처리

// work Thread로 반복적이고 빠른 연산 처리 시작
m_ADCRawData[m_iCount++] = smartADC1.ReadData(0);

// ADC를 1500번 읽어올 때마다 List에 저장
if ((m_iCount % 1500) == 0)
{
int iCalData;
iCalData = (int)((211.0 / 4095.0) * (float)m_ADCRawData[m_iCount - 1]);
m_listChartDatas.Add(iCalData);
}
// 연산 처리 종료

int iProgressPercentage;
iProgressPercentage = (int)(((decimal)m_iCount / (m_ADCRawData.Length)) * 100.0m);

// 50000번마다 사용자 인터페이스(SmartProgressBar, SmartDraw) 갱신
if ((((iProgressPercentage % 5) == 0)) && (m_iOldiProgressPercentage != iProgressPercentage))
{
// UI Thread를 간접적으로 호출하여 사용자 인터페이스 갱신
smartThread1.ReportProgress(iProgressPercentage);
m_iOldiProgressPercentage = iProgressPercentage;
}

private void smartThread1_UIThreadFunction(SmartX.ThreadArgs args)
{
// 사용자 인터페이스 갱신 : smartProgressBar의 게이지 상승
smartProgressBar1.Value = iPercent;

foreach (int iADData in m_listChartDatas)
{
smartDraw1.PutData(iADData);
}
// 사용자 인터페이스 갱신 : SmartDraw의 Chart 그리기
smartDraw1.ChartNowDraw();
m_listChartDatas.Clear();
}


5. 활용 예제 프로그램 사용 방법 및 결과 5-1) 활용 예제 프로그램 사용 방법

① : SmartProgressBar를 통해 Sampling Count(1,000,000)를 기준으로 ADC 값을 읽어온 정도를 표시합니다.
※ SmartProgressBar를 통해 두 가지 방법의 처리 속도를 비교하시기 바랍니다.
② : SmartDraw를 통해 읽어온 ADC 값을 표시합니다.
③ : 사용할 Thread를 선택합니다.
④ : SmartThread의 상태를 설정합니다.
- Start 버튼 : SmartThread를 시작합니다.
- STOP 버튼 : SmartThread를 일시 중지합니다.
- Init 버튼 : SmartThread를 종료합니다.

5-2) 활용 예제 프로그램 결과
[IEC1000-Serie 기준] Sampling Count : 1,000,000번
[CASE-1] UI(UserInterface) Thread [CASE-2] Background Worker Thread
약 5분 51.86초 약 56.13초

IEC1000-Series 기준으로 Sampling Count를 1,000,000번으로 설정 후 측정했을 때 [CASE-1]의 경우 약 5분 51.86초가, [CASE-2]의 경우 약 56.13초가 소요됐습니다. 데이터가 적고 연산 처리의 속도에 제한이 없으며 UI 갱신이 필요할 경우 [CASE-1] UI Thread만 사용해 구현하는 것을 권장하지만, 데이터가 많고 반복적인 연산 처리가 빨라야 하며 UI 갱신이 필요할 경우 [CASE-2] Work Thread와 UI Thread을 조합하여 사용하는 방법으로 구현하는 것을 권장합니다.

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게시일 : 2011.4.1