F#中如何通过非阻塞异步方法更新WPF GUI且避免跨线程访问错误

错误原因 #

System.InvalidOperationException: 'The calling thread cannot access this object because a different thread owns it.'是WPF开发中典型的跨线程访问错误：WPF要求所有和UI绑定的数据、控件的修改操作必须在UI线程执行，现有代码中异步获取打印机完成后的model更新逻辑是在后台线程触发的，因此触发了校验报错。

Elmish.WPF 标准解决方案 #

Elmish框架已经内置了异步操作的线程上下文封送逻辑，只需按照Elmish的规范改写异步调用即可，不需要手动处理线程调度，全程不会阻塞UI线程：

1. 首先修正异步方法的定义，把同步获取打印机的逻辑包装为标准Async类型：

open System.Printing
open Elmish

// 同步获取打印机列表的逻辑保持不变
let GetPrinters () = 
    let LocalPrintServer = new PrintServer()
    let printQueues = LocalPrintServer.GetPrintQueues [|EnumeratedPrintQueueTypes.Local; EnumeratedPrintQueueTypes.Connections|]
    printQueues
    |> Seq.cast<PrintQueue>
    |> Seq.toList

// 包装为异步方法，也可以直接在Cmd中使用无需单独定义
let GetPrintersAsync () = async { return GetPrinters() }

2. 新增异步完成的消息类型，用于接收异步返回的结果：

type Msg =
    | RefreshPrinters // 按钮点击时发送的触发消息
    | RefreshPrintersCompleted of PrintQueue list // 异步获取完成后接收结果的消息

3. 在Update函数中用Elmish内置的Cmd.OfAsync处理异步逻辑，框架会自动把异步结果封送回UI线程执行更新：

let update (msg: Msg) (m: Model) =
    match msg with
    | RefreshPrinters ->
        // 直接把IsRefreshing设为true，UI绑定后会自动触发控件动画，不会阻塞
        let asyncCmd = Cmd.OfAsync.perform GetPrinters () RefreshPrintersCompleted
        { m with IsRefreshing = true }, asyncCmd
    | RefreshPrintersCompleted printers ->
        // 此处逻辑默认在UI线程执行，不会触发跨线程错误
        let printerList =
            printers 
            |> List.map (fun pq ->  
                {
                    fullname = pq.FullName
                    comment = pq.Comment
                    defaultPrintTicket = Some pq.DefaultPrintTicket
                    description = pq.Description
                    isInError = pq.IsInError
                    isOffline = pq.IsOffline
                    Id = Guid.NewGuid()
                })
        { m with Printers = printerList; IsRefreshing = false }, Cmd.none

通用原生WPF解决方案（非Elmish场景） #

如果不使用Elmish框架，可以手动用WPF的Dispatcher把更新逻辑封送到UI线程执行：

open System.Windows.Threading

// 异步获取完成后调用Dispatcher执行更新
Dispatcher.CurrentDispatcher.Invoke(fun () ->
    // 此处放置更新model、修改UI控件的逻辑
    let printerList = getprinters printers
    { m with Printers = printerList; IsRefreshing = false }
)

原有代码问题说明 #

之前定义的GetPrintersAsync用法有误，Async.StartChild是用于启动嵌套子异步计算的API，不适合用来包装同步方法，直接用async { return 同步方法() }的形式包装即可。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Alan Wayne