C# 並行和多執行緒程式設計——認識和使用Task

語言: CN / TW / HK

時間 2021-05-18 17:12:13 DotNetCore實戰

主題: C#

對於多執行緒，我們經常使用的是Thread。在我們瞭解Task之前，如果我們要使用多核的功能可能就會自己來開執行緒，然而這種執行緒模型在.net 4.0之後被一種稱為基於“任務的程式設計模型”所衝擊，因為task會比thread具有更小的效能開銷，不過大家肯定會有疑惑，任務和執行緒到底有什麼區別呢？

任務和執行緒的區別：

1、任務是架構線上程之上的，也就是說任務最終還是要拋給執行緒去執行。

2、任務跟執行緒不是一對一的關係，比如開10個任務並不是說會開10個執行緒，這一點任務有點類似執行緒池，但是任務相比執行緒池有很小的開銷和精確的控制。

一、認識Task和Task的基本使用

1、認識Task

首先來看一下Task的繼承結構。Task標識一個非同步操作。

可以看到Task和Thread一樣，位於System.Threading名稱空間下，這也就是說他們直接有密不可分的聯絡。下面我們來仔細看一下吧！

2、建立Task

建立Task的方法有兩種，一種是直接建立——new一個出來，一種是通過工廠建立。下面來看一下這兩種建立方法：

//第一種建立方式，直接例項化

var task1 = new Task(() =>

{

//TODO you code

});

這是最簡單的建立方法，可以看到其建構函式是一個Action，其建構函式有如下幾種，比較常用的是前兩種。

//第二種建立方式，工廠建立

var task2 = Task.Factory.StartNew(() =>

{

//TODO you code

});

這種方式通過靜態工廠，建立以個Task並執行。下面我們來建一個控制檯專案，演示一下，程式碼如下：

要新增System.Threading.Tasks命名控制元件引用。

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Linq;

using System.Text;

using System.Threading.Tasks;

namespace TaskDemo

{

class Program

{

static void Main( string [] args)

{

var task1 = new Task(() =>

{

Console.WriteLine( "Hello,task" );

});

task1.Start();

var task2 = Task.Factory.StartNew(() =>

{

Console.WriteLine( "Hello,task started by task factory" );

});

Console.Read();

}

這裡我分別用兩種方式建立兩個task,並讓他們執行。可以看到通過建構函式建立的task,必須手動Start,而通過工廠建立的Task直接就啟動了。

下面我們來看一下Task的宣告週期，編寫如下程式碼：

var task1 = new Task(() =>

{

Console.WriteLine( "Begin" );

System.Threading.Thread.Sleep(2000);

Console.WriteLine( "Finish" );

});

Console.WriteLine( "Before start:" + task1.Status);

task1.Start();

Console.WriteLine( "After start:" + task1.Status);

task1.Wait();

Console.WriteLine( "After Finish:" + task1.Status);

Console.Read();

task1.Status就是輸出task的當前狀態，其輸出結果如下：

可以看到呼叫Start前的狀態是Created，然後等待分配執行緒去執行，到最後執行完成。

從我們可以得出Task的簡略生命週期：

Created：表示預設初始化任務，但是“工廠建立的”例項直接跳過。

WaitingToRun: 這種狀態表示等待任務排程器分配執行緒給任務執行。

RanToCompletion：任務執行完畢。

二、Task的任務控制

Task最吸引人的地方就是他的任務控制了，你可以很好的控制task的執行順序，讓多個task有序的工作。下面來詳細說一下：

1、Task.Wait

在上個例子中，我們已經使用過了，task1.Wait();就是等待任務執行完成，我們可以看到最後task1的狀態變為Completed。

2、Task.WaitAll

看字面意思就知道，就是等待所有的任務都執行完成，下面我們來寫一段程式碼演示一下：

static void Main( string [] args)

{

var task1 = new Task(() =>

{

Console.WriteLine( "Task 1 Begin" );

System.Threading.Thread.Sleep(2000);

Console.WriteLine( "Task 1 Finish" );

});

var task2 = new Task(() =>

{

Console.WriteLine( "Task 2 Begin" );

System.Threading.Thread.Sleep(3000);

Console.WriteLine( "Task 2 Finish" );

});

task1.Start();

task2.Start();

Task.WaitAll(task1, task2);

Console.WriteLine( "All task finished!" );

Console.Read();

}

其輸出結果如下：

可以看到，任務一和任務二都完成以後，才輸出All task finished！

3、Task.WaitAny

這個用發同Task.WaitAll，就是等待任何一個任務完成就繼續向下執行，將上面的程式碼WaitAll替換為WaitAny，輸出結果如下：

4、Task.ContinueWith

就是在第一個Task完成後自動啟動下一個Task，實現Task的延續，下面我們來看下他的用法，編寫如下程式碼：

static void Main( string [] args)

{

var task1 = new Task(() =>

{

Console.WriteLine( "Task 1 Begin" );

System.Threading.Thread.Sleep(2000);

Console.WriteLine( "Task 1 Finish" );

});

var task2 = new Task(() =>

{

Console.WriteLine( "Task 2 Begin" );

System.Threading.Thread.Sleep(3000);

Console.WriteLine( "Task 2 Finish" );

});

task1.Start();

task2.Start();

var result = task1.ContinueWith< string >(task =>

{

Console.WriteLine( "task1 finished!" );

return "This is task result!" ;

});

Console.WriteLine(result.Result.ToString());

Console.Read();

}

執行結果如下：

可以看到，task1完成之後，開始執行後面的內容，並且這裡我們取得task的返回值。

在每次呼叫ContinueWith方法時，每次會把上次Task的引用傳入進來，以便檢測上次Task的狀態，比如我們可以使用上次Task的Result屬性來獲取返回值。我們還可以這麼寫：

var SendFeedBackTask = Task.Factory.StartNew(() => { Console.WriteLine( "Get some Data!" ); })

.ContinueWith< bool >(s => { return true ; })

.ContinueWith< string >(r =>

{

if (r.Result)

{

return "Finished" ;

}

else

{

return "Error" ;

}

});

Console.WriteLine(SendFeedBackTask.Result);

首先輸出Get some data,然後執行第二個獲得返回值true,最後根據判斷返回Finished或error。輸出結果:

Get some Data!
Finished

其實上面的寫法簡化一下，可以這樣寫：

1	`Task.Factory.StartNew<` `string` `>(() => {` `return` `"One"` `;}).ContinueWith(ss => { Console.WriteLine(ss.Result);});`

輸出One，這個可以看明白了吧~

更多ContinueWith用法參見：http://technet.microsoft.com/zh-CN/library/dd321405

5、Task的取消

前面說了那麼多Task的用法，下面來說下Task的取消，比如我們啟動了一個task,出現異常或者使用者點選取消等等，我們可以取消這個任務。

如何取消一個Task呢，我們通過cancellation的tokens來取消一個Task。在很多Task的Body裡面包含迴圈，我們可以在輪詢的時候判斷IsCancellationRequested屬性是否為True，如果是True的話就return或者丟擲異常，丟擲異常後面再說，因為還沒有說異常處理的東西。

下面在程式碼中看下如何實現任務的取消，程式碼如下：