.Net中异步任务的取消和监控

Posted 2021-09-05 张三

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CancellationTokenSource 主要用来创建或取消令牌

CancellationToken 监听令牌状态，注册令牌取消事件

OperationCanceledException 令牌被取消时抛出的异常，可以由监听者自主决定是否抛出异常

CancellationTokenSource

创建令牌：

CancellationTokenSource cts = new CancellationTokenSource()

CancellationToken token=cts.Token;

取消释放令牌：

cts.Cancel();

CancellationToken

监听令牌取消事件：

token.Register(() => Console.WriteLine("令牌被取消"));

判断令牌是否取消

//返回一个bool，如果令牌被取消为true
token.IsCancellationRequested

//如果token被取消则抛出异常，内部实现其实就是判断IsCancellationRequested
token.ThrowIfCancellationRequested()=>{
	if(token.IsCancellationRequested){
		throw new OperationCanceledException();
	}
}

代码示例

下面模拟一个文件下载的任务，在未下载完成后下载任务被取消

 public void Run()
 {
     CancellationTokenSource cts = new CancellationTokenSource();

     Task.Run(() =>
              {
                  //等待两秒后取消，模拟的是用户主动取消下载任务
                  Thread.Sleep(2000);
                  cts.Cancel();
              });

     try
     {
         var size = DownloadFile(cts.Token);
         Console.WriteLine("文件大小：" + size);
     }
     catch (OperationCanceledException)
     {
         Console.WriteLine("下载失败");
     }finally{
         cts.Dispose();
     }
     Thread.Sleep(2000);
 }


/// <summary>
/// 模拟下载文件,下载文件需要五秒
/// </summary>
/// <returns></returns>
public int DownloadFile(CancellationToken token)
{
    token.Register(() =>
                   {
                       System.Console.WriteLine("监听到取消事件");
                   });

    Console.WriteLine("开始下载文件");
    for (int i = 0; i < 5; i++)
    {
        token.ThrowIfCancellationRequested();
        Console.WriteLine(i.ToString());
        Thread.Sleep(1000);
    }
    Console.WriteLine("文件下载完成");
    return 100;
}

输出结果：

开始下载文件
0
1
监听到取消事件
下载失败

思考

为什么要将CancellationToken和CancellationTokenSource分为两个类呢，直接一个CancellationToken又可以取消又可以判断状态注册啥的不是更好，更方便？

其实每种类的设计和实现都可以有很多不同的策略，CTS和CT从这个两个类提供的为数不多的公开方法中就可以看出，CTS用来控制Token的生成和取消等生命周期状态，CT只能用来监听和判断，无法对Token的状态进行改变。

所以这种设计的目的就是关注点分离。限制了CT的功能，避免Token在传递过程中被不可控的因素取消造成混乱。

关联令牌

继续拿上面的示例来说，示例中实现了从外部控制文件下载功能的终止。

如果要给文件下载功能加一个超时时间的限制，此时可以增加一个控制超时时间的token，将外部传来的token和内部token 关联起来变为一个token

只需要将DownloadFile()函数做如下改造即可

public int DownloadFile(CancellationToken externalToken)
        {
            //通过构造函数设置TokenSource一秒之后调用Cancel()函数
            var timeOutToken = new CancellationTokenSource(new TimeSpan(0, 0, 1)).Token;
            using (var linkToken = CancellationTokenSource.CreateLinkedTokenSource(externalToken, timeOutToken))
            {
                Console.WriteLine("开始下载文件");
                for (int i = 0; i < 5; i++)
                {
                    linkToken.Token.ThrowIfCancellationRequested();
                    Console.WriteLine(i.ToString());
                    Thread.Sleep(1000);
                }
                Console.WriteLine("文件下载完成");
                return 100;
            }
        }

此时不论是externalToken取消，或是timeOutToken取消，都会触发linkToken的取消事件

CancellationChangeToken

CancellationChangeToken主要用来监测目标变化,需配合ChangeToken使用。从功能场景来说，其实ChangeToken的功能和事件似乎差不多，当监控的目标发生了变化，监听者去做一系列的事情。

但是事件的话，监听者需要知道目标的存在，就是如果A要注册B的事件，A是要依赖B的。

CancellationChangeToken是基于CancellationToken来实现的，可以做到依赖于Token而不直接依赖被监听的类

创建CancellationChangeToken：

new CancellationChangeToken(new CancellationTokenSource().Token)

监听Token变动

new CancellationChangeToken(cts.Token).RegisterChangeCallback(obj => Console.WriteLine("token 变动"), null);

CancellationChangeToken只是把CancellationToken包装了一层。RegisterChangeCallback最终也是监听的CancellationToken的IsCancellationRequested状态。

所以就有个问题，代码写到这里，并不能实现每次内部变动都触发回调事件。

因为CT只会Cancel一次，对应的监听也会执行一次。无法实现多次监听

为了实现变化的持续监听，需要做两个操作

• 让Token在Cancel之后重新初始化
• 每次Cancel回调之后重新监听新的Token

先上代码，下面的代码实现了每次时间变动都会通知展示面板刷新时间的显示

public void Run()
{
    var bjDate = new BeijingDate();
    DisplayDate(bjDate.GetChangeToken, bjDate.GetDate);
    Thread.Sleep(50000);
}

public void DisplayDate(Func<IChangeToken> getChangeToken, Func<DateTime> getDate)
{
    ChangeToken.OnChange(getChangeToken, () => Console.WriteLine("当前时间：" + getDate()));
}

public class BeijingDate
{
    private CancellationTokenSource cts;
    private DateTime date;
    public BeijingDate()
    {
        cts = new CancellationTokenSource();
        var timer = new Timer(TimeChange, null, 0, 1000);
    }

    private void TimeChange(object state)
    {
        date = DateTime.Now;
        var old = cts;
        cts = new CancellationTokenSource();
        old.Cancel();
    }

    public DateTime GetDate() => date;
    public CancellationChangeToken GetChangeToken()
    {
        return new CancellationChangeToken(cts.Token);
    }
}

在TimeChange()中修改了时间，重置了Token并将旧的Token取消

在DisplayDate中用ChangeToken.OnChange获取对应的Token并监听

实现了DisplayData函数和BeijingDate这个类的解耦

ChangeToken.OnChange 这个函数接收两个参数，一个是获取Token的委托，一个是Token取消事件的响应委托。

每次在处理完Token的取消事件后，他会重新调用第一个委托获取Token，而此时我们已经生成了新的Token，最终实现了持续监控