C# - .NET에서 제공하는 3가지 Timer 비교

2022년인데, 여전히 헷갈려 하시는 분들이 있어서 2004년도에 쓰인 글임에도 정리해 둘 필요가 있군요. ^^

Timers - Comparing the Timer Classes in the .NET Framework Class Library
; https://learn.microsoft.com/en-us/archive/msdn-magazine/2004/february/comparing-the-timer-classes-in-the-net-framework-class-library

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대표적으로, 닷넷에서 쉽게 쓸 수 있는 타이머는 다음과 같이 3가지 유형입니다.

1. System.Windows.Forms.Timer
2. System.Threading.Timer
3. System.Timers.Timer

하나씩 알아볼까요? ^^



Windows Forms 응용 프로그램 유형에서 일반적으로 쉽게 쓸 수 있는 타이머인데요, 사실 이것은 Win32 API 시절에 사용하던 WM_TIMER 이벤트 처리와 동일합니다.

WM_TIMER
; https://learn.microsoft.com/en-us/windows/win32/winmsg/wm-timer

System.Windows.Forms.Timer가 갖는 가장 큰 차이점은 바로, Timer 발생 시 실행되는 callback 이벤트 핸들러가 Windows Forms의 UI 스레드에 의해 실행된다는 점입니다.

private void timer1_Tick(object sender, EventArgs e)
{
    this.textBox1.Text = $"{DateTime.Now}"; // UI 요소 접근 가능
}

달리 말하면, 결국 Windows Message를 처리하는 메시지 루프가 있어야 하기 때문에 Console Application 등의 환경에서는 사용할 수 없다는 제약이 있습니다. (물론, Console 유형에서도 메시지 루프를 구현하면 사용할 수 있습니다.)

참고로, Visual Studio는 이 타이머를 "도구 상자(Toolbox)"에서도 제공해 Forms 위에 drag&drop 하는 식으로 사용하는 것도 가능합니다.

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System.Threading.Timer는 네임스페이스가 다소 혼란스러울 수 있는데 "System.Threading"이라고 해서 전용 스레드를 생성하는 것은 아니고 스레드 풀을 이용해 callback을 호출하는 방식입니다. 그리고 이 동작 방식의 근간에는 Win32 API인 TimerQueueTimer가 있습니다.

결국, System.Windows.Forms.Timer와는 다르게 메시지 루프가 필요 없으므로 Console Application 등의 유형에서도 잘 동작합니다.

internal class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        System.Threading.Timer timer = new Timer(timer_Tick, null, 0, 1000);

        Console.ReadLine();
    }

    static void timer_Tick(object? state)
    {
        Console.WriteLine($"{DateTime.Now}");
    }
}

그러니까, 위의 코드에서 timer_Tick 이벤트 핸들러를 실행하는 스레드는 스레드 풀로부터 선택된 스레드인 것입니다. 달리 말하면, 만약 System.Threading.Timer를 Windows Forms와 같은 응용 프로그램에서 사용하는 경우 그것의 이벤트 핸들러에서는 UI 요소를 접근 시 별도 처리(InvokeRquired/BeginInvoke)가 필요하게 됩니다.

또 한 가지 주요 차이점은, timer 콜백이 밀리지 않는다는 특징도 있습니다. 가령, System.Windows.Forms.Timer의 경우 해당 이벤트 핸들러에서 다음과 같은 식으로 Thread.Sleep을 주면,

// System.Windows.Forms.Timer
// 타이머가 1초마다 발생하도록 설정된 상황에서,
private void timer1_Tick(object sender, EventArgs e)
{
    this.textBox1.Text = $"{DateTime.Now}";
    Thread.Sleep(1000 * 3); // 또는, 이에 준하는 코드를 수행하는 경우    
}

타이머 자체는 1초마다 발생하도록 설정했지만, 그것의 Tick 핸들러에서 3초를 지연하는 바람에 다음번 timer1_Tick 이벤트는 지난 메시지 출력에서 3초가 걸린 이후가 됩니다. (이러한 동작의 이면에는 WM_TIMER의 특별 대우가 있긴 합니다.)

반면, System.Threading.Timer를 사용한 이벤트 핸들러는,

// System.Threading.Timer
// 타이머가 1초마다 발생하도록 설정된 상황에서,
static void timer_Tick(object? state)
{
    Console.WriteLine($"{DateTime.Now}");
    Thread.Sleep(1000 * 3);
}

1초마다 스레드 풀로부터 여유 있는 스레드를 하나씩 선택해 밀리지 않고 timer_Tick 이벤트 핸들러를 계속 수행합니다.

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사실, 대부분의 경우에 여러분들은 System.Windows.Forms.Timer 또는 System.Threading.Timer 둘 중의 하나를 선택하기만 하면 됩니다.

왜냐하면, 마지막으로 설명할 System.Timers.Timer도 위에서 설명한 System.Threading.Timer와 동일하게 Win32 API인 TimerQueueTimer를 기반으로 하기 때문에 동작 방식이 동일합니다. 단지 그 둘 간의 차이점은 다음과 같이 축약/정리할 수 있습니다.

• System.Threading.Timer: 기본적인 Timer 기능만 제공
• System.Timers.Timer: System.Threading.Timer에 부가적인 몇 가지 도우미 기능을 추가

즉, "부가적인 기능"을 쓰지 않는다면 그냥 System.Threading.Timer와 System.Timers.Timer는 완전히 동일하다고 봐야 합니다.

그렇다면 어떤 부가 기능이 있을까요?

아마도 "Timers - Comparing the Timer Classes in the .NET Framework Class Library" 글이 쓰인 시점에는 비주얼 스튜디오 도구 상자의 "Windows Forms" 탭에는 System.Windows.Forms.Timer를, "Components" 탭에는 System.Timers.Timer를 보여줬던 것 같습니다.



하지만, 이 둘 간의 차이점을 모르고 실수로 선택한 사례가 많았던 탓인지 이제는 비주얼 스튜디오 도구 상자의 Timer를 "System.Windows.Forms.Timer"로만 보여줍니다.



그러니까, System.Timers.Timer는 (아마도 지금 개발자들은 거의 사용하지 않을) "System.ComponentModel.Component"와 연동이 될 수 있는 부가 기능을 갖고 있는 것입니다.

이 외에도, "Timers - Comparing the Timer Classes in the .NET Framework Class Library" 글의 "Figure 7"에 각각의 타이머에 대한 비교가 있습니다. 그중에서 System.Threading.Timer에는 없고 System.Timers.Timer에만 있는 기능을 이렇게 뽑을 수 있습니다.

• (SynchronizingObject를 설정하면) UI 스레드를 경유해 이벤트 핸들러를 실행 (즉, System.Windows.Forms.Timer와 유사하게 동작 가능)
• thread-safe
• 상속 가능

이 외에도 세세하게 다른 면들이 있지만, 이전에 언급한 것처럼 그런 기능의 차이점을 인식하지 않은 상태라면 애당초 System.Windows.Forms.Timer나 System.Threading.Timer 둘 중의 하나를 선택하는 것이 더 직관적일 것입니다.

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참고로, System.Threading.Timer와 System.Timers.Timer의 근간을 이루는 TimerQueueTimer 관련해 예전에 써둔 글이 있군요. ^^

C++ CreateTimerQueue, CreateTimerQueueTimer 예제 코드
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11090

Java의 ScheduledExecutorService에 대응하는 C#의 System.Threading.Timer
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/1823

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[이 글에 대해서 여러분들과 의견을 공유하고 싶습니다. 틀리거나 미흡한 부분 또는 의문 사항이 있으시면 언제든 댓글 남겨주십시오.]

[최초 등록일: 5/26/2022]
[최종 수정일: 2/1/2023]


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by SeongTae Jeong, mailto:techsharer at outlook.com