8天玩转并行开发——第二天 Task的使用

Posted 2022-01-02 jeely

     在我们了解Task之前，如果我们要使用多核的功能可能就会自己来开线程，然而这种线程模型在.net 4.0之后被一种称为基于

“任务的编程模型”所冲击，因为task会比thread具有更小的性能开销，不过大家肯定会有疑惑，任务和线程到底有什么区别？

 

1：任务是架构在线程之上的，也就是说任务最终还是要抛给线程去执行。

2：任务跟线程不是一对一的关系，比如开10个任务并不是说会开10个线程，这一点任务有点类似线程池，但是任务相比线程池有很小

      的开销和精确的控制。

 

一：Task

1. 最简单的使用

  开启task有两种方式:

<1> 实例化Task

1    //第一种方式开启
2         var task1 = new Task(() =>
3         
4             Run1();
5         );

 

<2>从工厂中创建

1   var task2 = Task.Factory.StartNew(() =>
2             
3                 Run2();
4             );

是的，同样两种方法都可以创建，我们肯定会想两者是不是多多少少有点区别呢？好的，下面我们举个例子看分晓。

 1 using System;
 2 using System.Threading;
 3 using System.Threading.Tasks;
 4 using System.Diagnostics;
 5 using System.Collections.Generic;
 6 
 7 class Program
 8 
 9     static void Main(string[] args)
10     
11         //第一种方式开启
12         var task1 = new Task(() =>
13         
14             Run1();
15         );
16 
17         //第二种方式开启
18         var task2 = Task.Factory.StartNew(() =>
19             
20                 Run2();
21             );
22 
23         Console.WriteLine("调用start之前****************************\\n");
24 
25         //调用start之前的“任务状态”
26         Console.WriteLine("task1的状态:0", task1.Status);
27 
28         Console.WriteLine("task2的状态:0", task2.Status);
29 
30         task1.Start();
31 
32         Console.WriteLine("\\n调用start之后****************************");
33 
34         //调用start之前的“任务状态”
35         Console.WriteLine("\\ntask1的状态:0", task1.Status);
36 
37         Console.WriteLine("task2的状态:0", task2.Status);
38 
39         //主线程等待任务执行完
40         Task.WaitAll(task1, task2);
41 
42         Console.WriteLine("\\n任务执行完后的状态****************************");
43 
44         //调用start之前的“任务状态”
45         Console.WriteLine("\\ntask1的状态:0", task1.Status);
46 
47         Console.WriteLine("task2的状态:0", task2.Status);
48 
49         Console.Read();
50     
51 
52     static void Run1()
53     
54         Thread.Sleep(1000);
55         Console.WriteLine("\\n我是任务1");
56     
57 
58     static void Run2()
59     
60         Thread.Sleep(2000);
61         Console.WriteLine("我是任务2");
62     
63 

①：从图中可以看出两种task实例的简略生命周期。

Created：表示默认初始化任务，但是我们发现“工厂创建的”实例直接跳过。

WaitingToRun: 这种状态表示等待任务调度器分配线程给任务执行。

RanToCompletion：任务执行完毕。

②：我们发现task的使用跟Thread很相似，就连waitAll的方法使用也一样，刚才也说了，任务是架构在线程之上，那么我们用VS里面的

      “并行任务”看一看，快捷键Ctrl+D，K，或者找到“调试"->"窗口“->"并行任务“，我们在WaitAll方法处插入一个断点，最终我们发现

      任务确实托管给了线程。

 

2. 取消任务

   我们知道task是并行计算的，比如说主线程在某个时刻由于某种原因要取消某个task的执行，我们能做到吗? 当然我们可以做到。

在4.0中给我们提供一个“取消标记”叫做CancellationTokenSource.Token，在创建task的时候传入此参数，就可以将主线程和任务相

关联，然后在任务中设置“取消信号“叫做ThrowIfCancellationRequested来等待主线程使用Cancel来通知，一旦cancel被调用。task将会

抛出OperationCanceledException来中断此任务的执行，最后将当前task的Status的IsCanceled属性设为true。看起来是不是很抽象，

没关系，上代码说话。

 1 using System;
 2 using System.Threading;
 3 using System.Threading.Tasks;
 4 using System.Diagnostics;
 5 class Program
 6 
 7     static void Main(string[] args)
 8     
 9         var cts = new CancellationTokenSource();
10         var ct = cts.Token;
11 
12         Task task1 = new Task(() =>  Run1(ct); , ct);
13 
14         Task task2 = new Task(Run2);
15 
16         try
17         
18             task1.Start();
19             task2.Start();
20 
21             Thread.Sleep(1000);
22 
23             cts.Cancel();
24 
25             Task.WaitAll(task1, task2);
26         
27         catch (AggregateException ex)
28         
29             foreach (var e in ex.InnerExceptions)
30             
31                 Console.WriteLine("\\nhi,我是OperationCanceledException：0\\n", e.Message);
32             
33 
34             //task1是否取消
35             Console.WriteLine("task1是不是被取消了？ 0", task1.IsCanceled);
36             Console.WriteLine("task2是不是被取消了？ 0", task2.IsCanceled);
37         
38 
39         Console.Read();
40     
41 
42     static void Run1(CancellationToken ct)
43     
44         ct.ThrowIfCancellationRequested();
45 
46         Console.WriteLine("我是任务1");
47 
48         Thread.Sleep(2000);
49 
50         ct.ThrowIfCancellationRequested();
51 
52         Console.WriteLine("我是任务1的第二部分信息");
53     
54 
55     static void Run2()
56     
57         Console.WriteLine("我是任务2");
58     
59 

从图中可以看出

①：Run1中的Console.WriteLine("我是任务1的第二部分信息"); 没有被执行。

②：Console.WriteLine("task1是不是被取消了？ 0", task1.IsCanceled); 状态为True。

也就告诉我们Run1中途被主线程中断执行，我们coding的代码起到效果了。

 

3. 获取任务的返回值

  我们以前写线程的时候注册的方法一般都是void类型，如果主线程要从工作线程中获取数据一般采用的手段是“委托+事件”的模式，然而

在Task中有两种方式可以解决。

<1>  现在我们的实例化是采用Task<TResult>的形式，其中TResult就是当前task执行后返回的结果，下面举得例子是t2任务获取

         t1的执行结果。

 1 using System;
 2 using System.Threading;
 3 using System.Threading.Tasks;
 4 using System.Diagnostics;
 5 using System.Collections.Generic;
 6 
 7 class Program
 8 
 9     static void Main(string[] args)
10     
11         //执行task1
12         var t1 = Task.Factory.StartNew<List<string>>(() =>  return Run1(); );
13 
14         t1.Wait();
15 
16         var t2 = Task.Factory.StartNew(() =>
17         
18             Console.WriteLine("t1集合中返回的个数：" + string.Join(",", t1.Result));
19         );
20 
21         Console.Read();
22     
23 
24     static List<string> Run1()
25     
26         return new List<string>  "1", "4", "8" ;
27     
28 

<2>采用ContinueWith方法，很有意思，现在我们将上面的方法改造一下。

 1 using System;
 2 using System.Threading;
 3 using System.Threading.Tasks;
 4 using System.Diagnostics;
 5 using System.Collections.Generic;
 6 
 7 class Program
 8 
 9     static void Main(string[] args)
10     
11         //执行task1
12         var t1 = Task.Factory.StartNew<List<string>>(() =>  return Run1(); );
13 
14         var t2 = t1.ContinueWith((i) =>
15         
16             Console.WriteLine("t1集合中返回的个数：" + string.Join(",", i.Result));
17         );
18 
19         Console.Read();
20     
21 
22     static List<string> Run1()
23     
24         return new List<string>  "1", "4", "8" ;
25     
26 

 

4：ContinueWith结合WaitAll来玩一把

    当这两者结合起来，我们就可以玩一些复杂一点的东西，比如说现在有7个任务，其中t1需要串行，t2-t3可以并行，t4需要串行，t5-t6并行，

t7串行。

好了，我们上一下代码说话，下面代码没有实际意思，纯属演示。

 1 using System;
 2 using System.Threading;
 3 using System.Threading.Tasks;
 4 using System.Diagnostics;
 5 using System.Collections.Generic;
 6 using System.Collections.Concurrent;
 7 
 8 class Program
 9 
10     static void Main(string[] args)
11     
12         ConcurrentStack<int> stack = new ConcurrentStack<int>();
13 
14         //t1先串行
15         var t1 = Task.Factory.StartNew(() =>
16         
17             stack.Push(1);
18             stack.Push(2);
19         );
20 
21         //t2,t3并行执行
22         var t2 = t1.ContinueWith(t =>
23         
24             int result;
25 
26             stack.TryPop(out result);
27         );
28 
29         //t2,t3并行执行
30         var t3 = t1.ContinueWith(t =>
31         
32             int result;
33 
34             stack.TryPop(out result);
35         );
36 
37         //等待t2和t3执行完
38         Task.WaitAll(t2, t3);
39 
40 
41         //t4串行执行
42         var t4 = Task.Factory.StartNew(() =>
43         
44             stack.Push(1);
45             stack.Push(2);
46         );
47 
48         //t5,t6并行执行
49         var t5 = t4.ContinueWith(t =>
50         
51             int result;
52 
53             stack.TryPop(out result);
54         );
55 
56         //t5,t6并行执行
57         var t6 = t4.ContinueWith(t =>
58         
59             int result;
60 
61             //只弹出，不移除
62             stack.TryPeek(out result);
63         );
64 
65         //临界区：等待t5，t6执行完
66         Task.WaitAll(t5, t6);
67 
68         //t7串行执行
69         var t7 = Task.Factory.StartNew(() =>
70         
71             Console.WriteLine("当前集合元素个数：" + stack.Count);
72         );
73 
74         Console.Read();
75     
76