C#学习笔记13

Posted 2020-08-28 殇曲

1.Task概述：Task是对操作系统线程的抽象，目的是使线程池能高效地管理线程的分配和回收，Task使用的底层线程属于一种共享资源，任务需要互相协作，并及时归还线程，以便用相同的共享资源（线程）满足其他请求。

2.Task.AsyncState：获取在创建 Task 时提供的状态对象，如果未提供，则为 null。若状态对象在task内部改变了，AsyncState的数据也是改变后的状态对象。可查看ThreadApply.TaskAsyncState()方法的代码。

3.Task.ContinueWith()：它的作用是把任务链接起来，在父任务完成后会立即执行后续任务。若在父任务的实例上多次调用ContinueWith()方法，在父任务完成后，所添加的后续任务会并行执行。当然可以根据TaskContinuationOptions枚举来指定根据父任务的执行情况，来执行后续任务。

4.Task的异常：Task执行期间产生的未处理的异常后会被禁止，直到调用某个任务完成（Task）成员，如Wait()、Result、WaitAll()、WaitAny()，上述的成员都会引发在任务执行期间发生的未处理异常。可查看代码TreadApply.TaskException()。

5.Task的异常2：要在不使用try/catch块的情况下处理未处理的异常，另一个办法是使用ContinueWith()任务，利用ContinueWith()委托的task参数，可以评估父任务的Exception属性，可查看代码TreadApply.TaskException2()。

6.Task的取消：可查看代码ThreadApply.TaskCancellationToken()方法，需要用到CancellationTokenSource类，对CancellationTokenSource.Cancel()方法的调用，会在从CancellationTokenSource.Token复制的所有取消标志上设置IsCancellationRequested属性。此中需要注意的2点，

（1）取消标志：CancellationToken（而不是CancellationTokenSource）会在异步任务中求值，CancellationToken看起来和CancellationTokenSource差不多。但CancellationToken用于监视和响应一个取消请求，而CancellationTokenSource用于取消任务本身。

（2）复制的：CancellationToken 是一个struct，所以调用CancellationTokenSource.Token会创建标志的一个副本，这样一来所有取消标志的实例都是线程安全的。

7.长时间运行的任务：如果开发人员知道一个Task要长时间运行，会长时间“霸占”一个底层线程资源，开发人员应告诉线程池共享线程不会太快交还。这样一来，线程池更有可能为任务创建一个专用线程（而不是分配其中的一个共享线程），为此，在调用StartNew()时，要使用TaskCreationOption.LongRunning选项。 

8.并行迭代：.net4.0中新增了2个并行迭代，分别为Parallel.For()与Parallel.Foreach()。API会判断同时执行多少个线程才是效率最高的，可查看ThreadApply.ParallelFor()与ThreadApply.ParallelForeach()方法的代码。

9.并行异常的处理：在并行处理时，在并行的内容中可能出现多个异常，那么其异常信息会归到AggregateException异常类型，它是包含了多个内部异常的一个异常。System.Threading.Task命名空间一致使用System.AggregateException对未处理的异常进行分组，因为对于并行操作，经常都可能产生多个异常。如ThreadApply.ParallelForeach()代码清单。

10.并行循环的取消：Task需要一个显式调用才能阻塞（它的调用线程，并一直等）到它完成，并行循环虽然和任务不同，它以并行方式执行迭代，但它仍会阻塞（它的调用线程，并一直等）到整个Parallel.For()或Parallel.ForEach()循环结束。所以为了取消并行循环，调用取消请求的那个线程通常不能是正在执行并行循环的那个线程。如代码ThreadApply.CancelParallelForeach()清单。

11.并行迭代的中断：和标准的for循环相似，Parallel的循环也支持中断（ParallelLoopState.Break()）以退出循环并取消进一步迭代的概念。但是，在并行执行的上下文中，中断循环意味着中断迭代之后的新迭代不应开始，当前正在执行的迭代还是会继续运行直至完成的。要想知道执行了一次中断的最低的迭代，并了解中断是否阻止了一个或多个迭代启动，可查看并行For()/ForEach()方法返回的ParallelLoopResult对象（其含有IsCompleted、LowestBreakIteration属性）。

12.并行Linq查询：并行Linq的功能都在System.Linq.ParallelEnumerable类中，该类的方法形式与System.Linq.Enumerable类的方法形式基本一致，ParallelEnumerable类中有对IEnumerable<T>类型，进行转化为并行的处理类型的扩展方法，即IEnumerable<T>.AsParallel()。只有在执行此转化后，才能对集合进行并行处理。

13.并行Linq的异常：与并行For和Foreach一样，PLinq运算也可能因为完全相同的原因返回多个异常（不同的迭代同时执行），幸好，捕获异常的机制也是一样。PLinq异常可以通过AggregateException的InnerException属性来访问，因此，将一个Plinq查询包装到一个try/catch块中，并捕捉AggregateException类型的异常，就可以处理每一次迭代中的未处理异常。

14.取消PLinq查询：和并行循环相似，取消的PLinq查询会引发一个OperationCanceledException，另外，PLinq查询会阻塞调用线程，直到查询完成。所以应该把并行Linq包装在Task中。在使用取消PLinq功能前，需要对并行集合执行WithCancellation()方法，如代码TreadApply.CancelParallelLinq()清单。

15.异步类使用说明：在选择要使用的异步类时，按照优选顺序从高到低依次是Task、ThreadPool、Thread。换而言之，首选TPL，如果不合适，就是使用ThreadPool，如果还是不合适就用Thread。

16.AppDomain的未处理异常：在主应用程序上，如果要登记一个回调方法来接收关于未处理的异常通知，只需要向应用程序域的UnhandledException事件注册即可。可查看ThreadApply.AppDomainException()代码清单，应用程序域的线程（包括主线程）上发生任何未处理的异常，都会触发UnhandledException回调，这只是一个通知机制，而不是实际捕捉和处理异常以使应用程序能继续运行的机制。事件发生之后，应用程序会退出。

public class ThreadApply
{
    public void TaskCreate()
    {
        int times = 1000;
        Task task = new Task(() =>
          {
              for (int i = 0; i < times; i++)
              {
                  Console.Write("-");
              }
          });
        task.Start();
        for (int i = 0; i < times; i++)
        {
            Console.Write(".");
        }
        task.Wait();
    }

    public void TaskStaticCreate()
    {
        Task<string> task = Task.Factory.StartNew(() =>
        {
            Thread.Sleep(100);
            return "主神";
        });
        foreach (char busySymbol in Utility.BusySymbols())
        {
            if (task.IsCompleted)
            {
                Console.Write(\'\\b\');
                break;
            }
            Console.Write(busySymbol);
        }
        Console.WriteLine();
        Console.WriteLine(task.Result);
        Console.WriteLine(task.Status);
        Trace.Assert(task.IsCompleted);
    }

    public void TaskAsyncState()
    {
        Man man = new Man() { Name = "主神", Age = 1 };
        Task task = Task.Factory.StartNew((_man) =>
        {
            Man tempMan = (Man)_man;
            Console.WriteLine("执行前{0}", tempMan);
            tempMan.Name = "诸神";
            tempMan.Age += 10;
            Console.WriteLine("执行后{0}", tempMan);
        }, man);
        task.Wait();
        Console.WriteLine("原始{0}，异步后{1}", man, task.AsyncState);
    }

    public void TaskContinueWith()
    {
        Task<string> task = Task<string>.Factory.StartNew(() =>
        {
            Console.WriteLine("主任务");
            Thread.Sleep(200);
            return "红星";
        });
        Task faultedTask = task.ContinueWith((antecedentTask) =>
        {
            Trace.Assert(antecedentTask.IsFaulted);
            Console.WriteLine("Task State: Faulted");
        }, TaskContinuationOptions.OnlyOnFaulted);
        Task cancelTask = task.ContinueWith((antecedentTask) =>
        {
            Trace.Assert(antecedentTask.IsCanceled);
            Console.WriteLine("Task State: Canceled");
        }, TaskContinuationOptions.OnlyOnCanceled);
        Task completedTask = task.ContinueWith((antecedentTask) =>
        {
            Trace.Assert(antecedentTask.IsCompleted);
            Console.WriteLine("Task Result:{0}", antecedentTask.Result);
            Console.WriteLine("Task State: Completed");
        }, TaskContinuationOptions.OnlyOnRanToCompletion);
        completedTask.Wait();//这句代码可以不用，仅仅是为了阻止控制台关闭
    }

    public void TaskException()
    {
        //此处代码的演示了未处理的框架，如何将任务的未处理的异常传回给主线程，注意异常的数据类型是异常集合AggregateException，
        Task task = Task.Factory.StartNew(() => { throw new ApplicationException(); });
        try
        {
            task.Wait();
        }
        catch (AggregateException ex)
        {
            foreach (Exception item in ex.InnerExceptions)
            {
                Console.WriteLine("error : {0}", item.Message);
            }
        }
    }

    public void TaskException2()
    {
        /*Task task = Task.Factory.StartNew(() => { throw new ApplicationException(); });
        Task faultedTask = task.ContinueWith(antecedentTask => { Console.WriteLine("父任务执行失败"); }, TaskContinuationOptions.OnlyOnFaulted);
        faultedTask.Wait();
        if (task.IsFaulted)
        {
            Console.WriteLine("Error: {0}", task.Exception.Message);//task的异常类型为AggregateException
        }*/
        Task task = Task.Factory.StartNew(() => { throw new ApplicationException(); });
        Task faultedTask = task.ContinueWith(antecedentTask =>
        {
            foreach (var item in antecedentTask.Exception.InnerExceptions)
            {
                Console.WriteLine("Error:{0}", item.Message);
            }
            Console.WriteLine("父任务执行失败");
        }, TaskContinuationOptions.OnlyOnFaulted);
        faultedTask.Wait();
    }

    public void TaskCancellationToken()
    {
        string stars = "*".PadRight(50, \'*\');
        Console.WriteLine("Push Enter to exit.");
        CancellationTokenSource cancellationTokenSource = new CancellationTokenSource();
        Task task = Task.Factory.StartNew(() => Utility.WriteNaturalNumber(cancellationTokenSource.Token), cancellationTokenSource.Token);
        Thread.Sleep(2000);
        Console.WriteLine();
        cancellationTokenSource.Cancel();
        Console.WriteLine(stars);
        task.Wait();
        Console.WriteLine("Task Status: {0}", task.Status);
        //在任务中是正常取消的，所以任务的状态是RanToCompletion。若要状态为Canceled，可是使用CancellationToken.ThrowIfCancellationRequested()方法，报告异常。
    }

    public void ParallelFor()
    {
        Parallel.For(0, 100, (i) =>
        {
            Console.WriteLine("第{0}次,threadId={1}", i, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
        });
    }

    public void ParallelForeach()
    {
        IEnumerable<string> files = Directory.GetFiles("D:\\\\", "*.txt", SearchOption.AllDirectories);
        try
        {
            Parallel.ForEach(files, (fileName) =>
            {
                //Encrypt(fileName);
            });
        }
        catch (AggregateException ex)
        {
            foreach (var item in ex.InnerExceptions)
            {
                Console.WriteLine(item.Message);
            }
        }
    }

    public void CancelParallelForeach()
    {
        IEnumerable<string> files = Directory.GetFiles("D:\\\\", "*.txt", SearchOption.AllDirectories);
        CancellationTokenSource cts = new CancellationTokenSource();
        ParallelOptions parallelOptions = new ParallelOptions() { CancellationToken = cts.Token };
        cts.Token.Register(() => Console.WriteLine("Cancelling..."));
        Console.WriteLine("Push Enter to exit.");
        Task task = Task.Factory.StartNew(() =>
        {
            //注意，在内部，并行循环条件通过IsCancellationRequested属性阻止尚未开始的新迭代开始。
            Parallel.ForEach(files, parallelOptions, (fileName, loopState) =>
             {
                 //Encrypt(fileName);
             });
        });
        Console.ReadLine();
        cts.Cancel();
        Console.WriteLine("---------分割线----------");
        task.Wait();
    }

    public void ParalleEncrypt(List<string> data)
    {
        ParallelQuery<string> result = data.AsParallel().Select(item => Utility.Encrypt(item));
    }

    public void CancelParallelLinq()
    {
        IEnumerable<int> data = Enumerable.Range(0, 10000);
        CancellationTokenSource cts = new CancellationTokenSource();
        Console.WriteLine("Push Enter to exit.");
        Task task = Task.Factory.StartNew(() =>
        {
            data.AsParallel().WithCancellation(cts.Token).Select(item =>
            {
                Thread.Sleep(100);//模拟损耗的时间
                return item >> 1;
            });
        }, cts.Token);
        /*CancellationToken除了要传给WithCancellation()，还要作为StartNew()的第二个参数传递，这会造成Task.Wait()引发一个AggregateException，
        它的InnerException属性会被设为一个TaskCanceledAException*/
        Console.ReadLine();
        cts.Cancel();
        Console.WriteLine("------------分割线----------------");
        try
        {
            task.Wait();
        }
        catch (AggregateException ex)
        {
            foreach (Exception item in ex.InnerExceptions)
            {
                Console.WriteLine(item.Message);
            }
        }
    }

    public void AppDomainException()
    {
        try
        {
            AppDomain.CurrentDomain.UnhandledException += Utility.OnUnHandledException;
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(state => { throw new Exception("不可饶恕"); });
            Thread.Sleep(3000);
            Console.WriteLine("Still Running...");
        }
        finally
        {
            Console.WriteLine("Exiting....");
        }
    }

    public class Man
    {
        public string Name { get; set; }
        public int Age { get; set; }
        public override string ToString()
        {
            return string.Format("Name:{0},Age:{1}", Name, Age);
        }
    }
}

public class Utility
{
    public static IEnumerable<char> BusySymbols()
    {
        string busySymbols = @"-\\|/-\\|/";
        int next = 0;
        while (true)
        {
            yield return busySymbols[next];
            next = ++next % busySymbols.Length;
            yield return \'\\b\';
        }
    }
    /// <summary>
        /// 输出自然数
        /// </summary>
        /// <param name="cancellationToken">取消标记</param>
    public static void WriteNaturalNumber(CancellationToken cancellationToken)
    {
        int num = 0;
        while (!cancellationToken.IsCancellationRequested)
        {
            Thread.Sleep(100);
            Console.Write("{0},", num++);
        }
    }

    public static string Encrypt(string text)
    {
        throw new NotImplementedException();
    }

    public static void OnUnHandledException(object sender, UnhandledExceptionEventArgs e)
    {
        Exception exception = (Exception)e.ExceptionObject;
        Console.WriteLine("Error {0}:{1}  -->{2}", exception.GetType().Name, exception.Message, exception.InnerException.Message);
    }
}

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--------------以上内容根据《C#本质论 第三版》进行整理