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《CLR Via C# 第3版》笔记之（十九） - 任务（Task）

發(fā)布時(shí)間：2025/3/20 C# 70 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了《CLR Via C# 第3版》笔记之（十九） - 任务（Task）小編覺得挺不錯(cuò)的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個(gè)參考.

除了上篇中提到的線程池，本篇介紹一種新的實(shí)現(xiàn)異步操作的方法--任務(wù)(Task)。

主要內(nèi)容：

任務(wù)的介紹
任務(wù)的基本應(yīng)用
子任務(wù)和任務(wù)工廠
任務(wù)調(diào)度器
并行任務(wù)Parallel

1. 任務(wù)的介紹

利用ThreadPool的QueueUserWorkItem方法建立的異步操作存在一些限制：

異步操作沒有返回值

沒有內(nèi)建的機(jī)制來通知異步操作什么時(shí)候完成

而使用任務(wù)(Task)來建立異步操作可以克服上述限制，同時(shí)還解決了其他一些問題。

任務(wù)(Task)對(duì)象和線程池相比，多了很多狀態(tài)字段和方法，便于更好的控制任務(wù)(Task)的運(yùn)行。

當(dāng)然，任務(wù)(Task)提供大量的功能也是有代價(jià)的，意味著更多的內(nèi)存消耗。所以在實(shí)際使用中，如果不用任務(wù)(Task)的附加功能，那么就使用ThreadPool的QueueUserWorkItem方法。

通過任務(wù)的狀態(tài)（TaskStatus），可以了解任務(wù)(Task)的生命周期。

TaskStatus是一個(gè)枚舉類型，定義如下：

public enum TaskStatus { // 運(yùn)行前狀態(tài)Created = 0, // 任務(wù)被顯式創(chuàng)建,通過Start()開始這個(gè)任務(wù)WaitingForActivation = 1, // 任務(wù)被隱式創(chuàng)建,會(huì)自動(dòng)開始WaitingToRun = 2, // 任務(wù)已經(jīng)被調(diào)度,但是還沒有運(yùn)行// 運(yùn)行中狀態(tài)Running = 3, // 任務(wù)正在運(yùn)行WaitingForChildrenToComplete = 4, // 等待子任務(wù)完成// 運(yùn)行完成后狀態(tài)RanToCompletion = 5, // 任務(wù)正常完成Canceled = 6, // 任務(wù)被取消Faulted = 7, // 任務(wù)出錯(cuò) }

構(gòu)造一個(gè)Task后，它的狀態(tài)為Create。

啟動(dòng)后，狀態(tài)變?yōu)?strong>WaitingToRun。

實(shí)際在一個(gè)線程上運(yùn)行時(shí)，狀態(tài)變?yōu)?strong>Running。

運(yùn)行完成后，根據(jù)實(shí)際情況，狀態(tài)變?yōu)?strong>RanToCompletiion，Canceled，Faulted三種中的一種。

如果Task不是通過new來創(chuàng)建的，而是通過以下某個(gè)函數(shù)創(chuàng)建的，那么它的狀態(tài)就是WaitingForActivation：

ContinueWith，ContinueWhenAll，ContinueWhenAny，FromAsync。

如果Task是通過構(gòu)造一個(gè)TaskCompletionSource<TResult>對(duì)象來創(chuàng)建的，該Task在創(chuàng)建時(shí)也是處于WaitingForActivation狀態(tài)。

2. 任務(wù)的基本應(yīng)用

下面演示任務(wù)的創(chuàng)建，取消，等待等基本使用方法。

2.1 創(chuàng)建并啟動(dòng)一個(gè)Task

2.2 主線程等待子線程完成

等待的方法WaitAll和WaitAny可根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景選用一個(gè)。

2.3 取消Task

取消Task和取消一個(gè)線程類似，使用CancellationTokenSource。

using System; using System.Threading.Tasks; using System.Threading;public class CLRviaCSharp_19 {static void Main(string[] args){Console.WriteLine("Main Thread start!");CancellationTokenSource cts = new CancellationTokenSource();// 創(chuàng)建2個(gè)TaskTask t1 = new Task(() => { Console.WriteLine("Task1 start");for (int i = 0; i < 100; i++){if (!cts.Token.IsCancellationRequested){Console.WriteLine("Count : " + i.ToString());Thread.Sleep(1000);}else{Console.WriteLine("Task1 is Cancelled!");break;}}Console.WriteLine("Task1 end");}, cts.Token);// 啟動(dòng)Taskt1.Start();Thread.Sleep(3000);// 運(yùn)行3秒后取消Taskcts.Cancel();// 為了測(cè)試取消操作，主線程等待Task完成Task.WaitAny(new Task[] { t1 });Console.WriteLine("Main Thread end!");Console.ReadKey(true);} }

3. 子任務(wù)和任務(wù)工廠

3.1 延續(xù)任務(wù)

為了保證程序的伸縮性，應(yīng)該盡量避免線程阻塞，這就意味著我們?cè)诘却粋€(gè)任務(wù)完成時(shí)，最好不要用Wait，而是讓一個(gè)任務(wù)結(jié)束后自動(dòng)啟動(dòng)它的下一個(gè)任務(wù)。

using System; using System.Threading.Tasks; using System.Threading;public class CLRviaCSharp_19 {static void Main(string[] args){Console.WriteLine("Main Thread start!");// 第一個(gè)TaskTask<int> t1 = new Task<int>(() =>{Console.WriteLine("Task 1 start!");Thread.Sleep(2000);Console.WriteLine("Task 1 end!");return 1;});// 啟動(dòng)第一個(gè)Taskt1.Start();// 因?yàn)門askContinuationOptions.OnlyOnRanToCompletion，// 所以第一個(gè)Task正常結(jié)束時(shí),啟動(dòng)第二個(gè)Task。// TaskContinuationOptions.OnlyOnFaulted，則第一個(gè)Task出現(xiàn)異常時(shí),啟動(dòng)第二個(gè)Task// 其他可詳細(xì)參考TaskContinuationOptions定義的各個(gè)標(biāo)志t1.ContinueWith(AnotherTask, TaskContinuationOptions.OnlyOnRanToCompletion);Console.WriteLine("Main Thread end!");Console.ReadKey(true);}// 第二個(gè)Task的處理都在AnotherTask函數(shù)中，// 第二個(gè)Task的引用其實(shí)就是上面ContinueWith函數(shù)的返回值。// 這里沒有保存第二個(gè)Task的引用private static void AnotherTask(Task<int> task){Console.WriteLine("Task 2 start!");Thread.Sleep(1000);Console.WriteLine("Task 1's return Value is : " + task.Result);Console.WriteLine("Task 2 end!");} }

3.2 子任務(wù)

定義子任務(wù)時(shí)，注意一定要加上TaskCreationOptions.AttachedToParent，這樣父任務(wù)會(huì)等待子任務(wù)執(zhí)行完后才結(jié)束。

using System; using System.Threading.Tasks; using System.Threading;public class CLRviaCSharp_19 {static void Main(string[] args){Console.WriteLine("Main Thread start!");Task<int[]> parentTask = new Task<int[]>(() =>{var result = new int[3];// 子任務(wù)1new Task(() => { Console.WriteLine("sub task 1 start!"); Thread.Sleep(1000);Console.WriteLine("sub task 1 end!");result[0] = 1;}, TaskCreationOptions.AttachedToParent).Start();// 子任務(wù)2new Task(() =>{Console.WriteLine("sub task 2 start!");Thread.Sleep(1000);Console.WriteLine("sub task 2 end!");result[1] = 2;}, TaskCreationOptions.AttachedToParent).Start();// 子任務(wù)3new Task(() =>{Console.WriteLine("sub task 3 start!");Thread.Sleep(1000);Console.WriteLine("sub task 3 end!");result[2] = 3;}, TaskCreationOptions.AttachedToParent).Start();return result;});parentTask.Start();Console.WriteLine("Parent Task's Result is :");foreach (int result in parentTask.Result)Console.Write("{0}\t", result);Console.WriteLine();Console.WriteLine("Main Thread end!");Console.ReadKey(true);} }

上面的例子中，可以把TaskCreationOptions.AttachedToParent刪掉試試，打印出來的Result應(yīng)該是3個(gè)0，而不是1? 2?? 3。

3個(gè)子任務(wù)的執(zhí)行順序也和定義的順序無關(guān)，比如任務(wù)3可能最先執(zhí)行（與CPU的調(diào)度有關(guān)）。

3.3 任務(wù)工廠

除了上面的方法，還可以使用任務(wù)工廠來批量創(chuàng)建任務(wù)。

using System; using System.Threading.Tasks; using System.Threading;public class CLRviaCSharp_19 {static void Main(string[] args){Console.WriteLine("Main Thread start!");Task<int[]> parentTask = new Task<int[]>(() =>{var result = new int[3];TaskFactory tf = new TaskFactory(TaskCreationOptions.AttachedToParent, TaskContinuationOptions.None);// 子任務(wù)1tf.StartNew(() =>{Console.WriteLine("sub task 1 start!");Thread.Sleep(1000);Console.WriteLine("sub task 1 end!");result[0] = 1;});// 子任務(wù)2tf.StartNew(() =>{Console.WriteLine("sub task 2 start!");Thread.Sleep(1000);Console.WriteLine("sub task 2 end!");result[1] = 2;});// 子任務(wù)3tf.StartNew(() =>{Console.WriteLine("sub task 3 start!");Thread.Sleep(1000);Console.WriteLine("sub task 3 end!");result[2] = 3;});return result;});parentTask.Start();Console.WriteLine("Parent Task's Result is :");foreach (int result in parentTask.Result)Console.Write("{0}\t", result);Console.WriteLine();Console.WriteLine("Main Thread end!");Console.ReadKey(true);} }

使用任務(wù)工廠與上面3.2中直接定義子任務(wù)相比，優(yōu)勢(shì)主要在于可以共享子任務(wù)的設(shè)置，比如在TaskFactory中設(shè)置了TaskCreationOptions.AttachedToParent，那么它啟動(dòng)的子任務(wù)都具有這個(gè)屬性了。

當(dāng)然，任務(wù)工廠(TaskFactory)還提供了很多控制子任務(wù)的函數(shù)，用的時(shí)候可以看看它的類定義。

4. 任務(wù)調(diào)度器

上面例子中任務(wù)的各種操作(運(yùn)行，等待，取消等等)，都是由CLR的任務(wù)調(diào)度器來調(diào)度的。

FCL公開了2種任務(wù)調(diào)度器：線程池任務(wù)調(diào)度器和同步上下文任務(wù)調(diào)度器。

默認(rèn)情況下，應(yīng)用程序都是使用的線程池任務(wù)調(diào)度器。WPF和Winform中通常使用同步上下文任務(wù)調(diào)度器。

CLR的任務(wù)調(diào)度器類(TaskScheduler)中有個(gè)Default屬性返回的就是線程池任務(wù)調(diào)度器。

還有個(gè)FromCurrentSynchronizationContext方法，返回的是同步上下文任務(wù)調(diào)度器。

我們也可以通過繼承CLR中的任務(wù)調(diào)度器(TaskScheduler)來定制適合自己業(yè)務(wù)需要的任務(wù)調(diào)度器。

下面我們定制一個(gè)簡(jiǎn)單的TaskScheduler，將3.3中每個(gè)子任務(wù)的打印信息的功能移到自定義的任務(wù)調(diào)度器MyTaskScheduler中。

using System; using System.Threading.Tasks; using System.Threading; using System.Collections.Generic;public class CLRviaCSharp_19 {static void Main(string[] args){Console.WriteLine("Main Thread start!");Task<int[]> parentTask = new Task<int[]>(() =>{var result = new int[3];// 這里的TaskFactory中指定的是自定義的任務(wù)調(diào)度器MyTaskSchedulerTaskFactory tf = new TaskFactory(CancellationToken.None, TaskCreationOptions.AttachedToParent,TaskContinuationOptions.None, new MyTaskScheduler());// 子任務(wù)1tf.StartNew(() =>{Thread.Sleep(1000);result[0] = 1;});// 子任務(wù)2tf.StartNew(() =>{Thread.Sleep(1000);result[1] = 2;});// 子任務(wù)3tf.StartNew(() =>{Thread.Sleep(1000);result[2] = 3;});return result;});parentTask.Start();Console.WriteLine("Parent Task's Result is :");foreach (int result in parentTask.Result)Console.Write("{0}\t", result);Console.WriteLine();Console.WriteLine("Main Thread end!");Console.ReadKey(true);} }// 自定義的TaskScheduler，沒什么實(shí)際的作用，只是為了實(shí)驗(yàn)自定義TaskScheduler public class MyTaskScheduler : TaskScheduler {private IList<Task> _lstTasks;public MyTaskScheduler(){_lstTasks = new List<Task>();}#region inherit from TaskSchedulerprotected override System.Collections.Generic.IEnumerable<Task> GetScheduledTasks(){return _lstTasks;}protected override void QueueTask(Task task){_lstTasks.Add(task);// 將原先的打印信息，移到此處統(tǒng)一處理Console.WriteLine("task " + task.Id + " is start!");TryExecuteTask(task);Console.WriteLine("task " + task.Id + " is end!");}protected override bool TryExecuteTaskInline(Task task, bool taskWasPreviouslyQueued){return TryExecuteTask(task);}#endregion }

5. 并行任務(wù)Parallel

Parallel是為了簡(jiǎn)化任務(wù)編程而新增的靜態(tài)類，利用Parallel可以將平時(shí)的循環(huán)操作都并行起來。

下例演示了for并行循環(huán)，foreach并行循環(huán)與之類似。

using System; using System.Threading.Tasks; using System.Threading; using System.Diagnostics;public class CLRviaCSharp_19 {static void Main(string[] args){Console.WriteLine("Main Thread start!");int max = 10;// 普通循環(huán)long start = Stopwatch.GetTimestamp();for (int i = 0; i < max; i++){Thread.Sleep(1000);}Console.WriteLine("{0:N0}", Stopwatch.GetTimestamp() - start);// 并行的循環(huán)start = Stopwatch.GetTimestamp();Parallel.For(0, max, i => { Thread.Sleep(1000); });Console.WriteLine("{0:N0}", Stopwatch.GetTimestamp() - start);Console.WriteLine("Main Thread end!");Console.ReadKey(true);} }

在上面的例子中，采用并行循環(huán)消耗的時(shí)間不到原先的一半。

但是，采用并行循環(huán)需要滿足一個(gè)條件，就是for循環(huán)中的內(nèi)容能夠并行才行。

比如for循環(huán)中是個(gè)對(duì) 循環(huán)變量i 進(jìn)行的累加操作(例如sum += i;)，那就不能使用并行循環(huán)。

還有一點(diǎn)需要注意，Parallel的方法本身有開銷。

所以如果for循環(huán)內(nèi)的處理比較簡(jiǎn)單的話，那么直接用for循環(huán)可能更快一些。

比如將上例中的Thread.Sleep(1000);刪掉，再運(yùn)行程序發(fā)現(xiàn)，直接for循環(huán)要快很多。

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/wang_yb/archive/2011/11/10/2244745.html

與50位技術(shù)專家面對(duì)面20年技術(shù)見證，附贈(zèng)技術(shù)全景圖

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的《CLR Via C# 第3版》笔记之（十九） - 任务（Task）的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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