不久前，在尝试应用 C# 解决 PC 端程序多开问题时，发现 VB.NET 的 WinForm 程序提供了一个非常简单的实现形式：
无需任何代码，只需打个勾。
我对它的实现原理很感兴趣，因而对其进行了探索。明天就通过这篇文章为大家介绍微软是如何解决 PC 端程序多开问题的，以及如何在 C# 中实现雷同性能。
原理1——WindowsFormsApplicationBase基类
编译一个 VB.NET 的 WinForm 程序，反编译源代码，找到入口Main办法：
该入口类MyApplication继承自WindowsFormsApplicationBase基类，理论执行的基类的Run办法。Run办法外部应用IsSingleInstance属性判断是否启用单个实例应用程序：
而IsSingleInstance属性在入口类的构造函数中被赋值：
实现1
通过援用 NuGet 包 Microsoft.VisualBasic，咱们在 C# 中同样能够继承WindowsFormsApplicationBase基类，为IsSingleInstance属性赋值，实现单个实例应用程序：
class Program : WindowsFormsApplicationBase
{
public Program()
{
IsSingleInstance = true;
}
protected override void OnCreateMainForm()
{
MainForm = new Form1();
}
[STAThread]
static void Main(string[] args)
{
new Program().Run(args);
}
}尽管上述实现非常简单，然而仅实用于 WinForm 应用程序，而且还须要援用Microsoft.VisualBasic类库。
因而，咱们决定深挖一下，看看具体是如何实现的。
原理2-命名管道
通过查看WindowsFormsApplicationBase的Run办法实现（代码有删减）：
Public Sub Run(commandLine As String())
If Not IsSingleInstance Then
DoApplicationModel()
Else
' This is a Single-Instance application
Dim pipeServer As NamedPipeServerStream = Nothing
If TryCreatePipeServer(ApplicationInstanceID, pipeServer) Then
' --- This is the first instance of a single-instance application to run.
Using pipeServer
WaitForClientConnectionsAsync(pipeServer, AddressOf OnStartupNextInstanceMarshallingAdaptor, cancellationToken:=tokenSource.Token)
DoApplicationModel()
End Using
Else
Dim awaitable = SendSecondInstanceArgsAsync(ApplicationInstanceID, commandLine, cancellationToken:=tokenSource.Token).ConfigureAwait(False)
awaitable.GetAwaiter().GetResult()
End If
End If 'Single-Instance application
End Sub能够剖析出，微软解决 PC 端程序多开问题的外部实现原理如下：
- 创立一个NamedPipeServerStream 命名管道服务器实例
- 如果创立胜利，则用WaitForClientConnectionsAsync期待第 2 个利用实例进行连贯
- 如果创立失败，则用SendSecondInstanceArgsAsync向第 1 个利用实例发送数据
命名管道在管道服务器和一个或多个管道客户端之间提供过程间通信。命名管道能够是单向的，也能够是双向的。它们反对基于音讯的通信，并容许多个客户端应用雷同的管道名称同时连贯到服务器过程。
具体应用阐明，请参阅官网文档《应用命名管道进行网络过程间通信》[1]
实现2
上面，咱们用控制台程序进行演示，如何实现单个实例应用程序：
const string pipeName = "MyIO";
const PipeOptions NamedPipeOptions = PipeOptions.Asynchronous | PipeOptions.CurrentUserOnly;
static async Task Main(string[] args)
{
try
{
using (var pipeServer = new NamedPipeServerStream(
pipeName: pipeName,
direction: PipeDirection.In,
maxNumberOfServerInstances: 1,
transmissionMode: PipeTransmissionMode.Byte,
options: NamedPipeOptions))
{
WaitForClientConnectionsAsync(pipeServer,str => Console.WriteLine(str));
Console.WriteLine($"start server {args[0]}");
Console.ReadKey();
}
}
catch
{
await SendSecondInstanceArgsAsync(()=> $"call from {args[0]}").ConfigureAwait(false);
}
}须要留神的是，WaitForClientConnectionsAsync不能加await，否则后续代码不能执行。
▌WaitForClientConnectionsAsync办法实现
实现代码如下：
private static async Task WaitForClientConnectionsAsync(NamedPipeServerStream pipeServer, Action<string> callback)
{
CancellationTokenSource cancellationTokenSource = new CancellationTokenSource();
while (true)
{
await pipeServer.WaitForConnectionAsync(cancellationTokenSource.Token).ConfigureAwait(false);
try
{
const int bufferLength = 1024;
var buffer = new byte[bufferLength];
using (var stream = new MemoryStream())
{
while (true)
{
var bytesRead = await pipeServer.ReadAsync(buffer.AsMemory(0, bufferLength), cancellationTokenSource.Token).ConfigureAwait(false);
if (bytesRead == 0)
{
break;
}
stream.Write(buffer, 0, bytesRead);
}
stream.Seek(0, SeekOrigin.Begin);
callback(Encoding.UTF8.GetString(stream.ToArray()));
}
}
finally
{
pipeServer.Disconnect();
}
}
}▌SendSecondInstanceArgsAsync办法实现
实现代码如下：
private static async Task SendSecondInstanceArgsAsync(Func<string> func)
{
using (var pipeClient = new NamedPipeClientStream(
serverName: ".",
pipeName: pipeName,
direction: PipeDirection.Out,
options: NamedPipeOptions))
{
CancellationTokenSource cancellationTokenSource2 = new CancellationTokenSource();
cancellationTokenSource2.CancelAfter(2500);
await pipeClient.ConnectAsync(cancellationTokenSource2.Token).ConfigureAwait(false);
await pipeClient.WriteAsync(Encoding.UTF8.GetBytes(func()), cancellationTokenSource2.Token).ConfigureAwait(false);
}
}Demo
创立多开脚本：
start " " "ConsoleApp1.exe" firstInstance
start " " "ConsoleApp1.exe" secondInstance
start " " "ConsoleApp1.exe" thirdInstance执行后，咱们发现程序只能关上一次。并且收到了其它多开利用发过来的数据：
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