线程池和任务

Posted 2020-09-28

1.  线程池

1. 1. 线程池基础
      • 创建线程和销毁线程是一个昂贵的操作，要耗费大量的时间。由于操作系统必须调度可运行的线程并执行上线文切换，所以太多的线程还对性能不利。
        为了改善这个情况，clr包含了代码来管理他自己的线程池。
        线程池是你的应用程序能使用的线程集合。
        线程池内部会维护一个 操作请求队列。应用程序执行一个异步请求操作时，将一个记录项（entry）追加到线程池的队列中。线程池的代码从这个对立中
        提取记录项，将这个记录项派发（dispatch）给一个线程池线程。
        当线程池完成任务后，线程不会被销毁。相反，线程会回到线程池，在哪里进入空闲状态，等待相应另一个请求。由于线程不销毁自身，所以不在再产生额外的性能损失；
      • 
   2. 我们来演示以线程池的方式异步的调用一个方法 

      public static void MainThreadPool()
              {
                  Console.WriteLine("主线程异步操作队列");
                  ThreadPool.QueueUserWorkItem(ThreadProc);
      
                  Console.WriteLine("主线程做其他工作");
                  Thread.Sleep(1000);//模拟其他工作
      
                  Console.WriteLine("主线程运行结束");
      
                  Console.ReadLine();
              }
      
              /// <summary>
              /// 与委托WaitCallback 签名相同的回掉方法 
              /// </summary>
              /// <param name="stateInfo">如果使用的是QueueUserWorkItem(WaitCallback callBack)，该参数默认为null</param>
              static void ThreadProc(Object stateInfo)
              {
                  Console.WriteLine("线程池工作线程执行回掉");
                  Thread.Sleep(1000); //模拟其他工作
              }

      输出：

2. 任务

   1. 很容易使用ThreadPool的QueueUserWorkItem方法发起一次异步的计算限制操作。但这个技术有许多限制。最大的问题是没有内置的机制 让你知道操作在什么时候完成，也没有机制在操作完成时得到返回值。为了克服这些限制（并解决其他一些问题），微软引入了任务的概念。
      通过using System.Threading.Tasks 命名空间中的类型来使用任务。
   2. 创建任务 

      public static void RunGetStartTask()
              {
                  //创建方式之一 ：通过task的构造函数
                  Task t1 = new Task(Task1);
                  //创建方式之二：通过task工厂调用StartNew 创建并并启用
                  Task t2 = Task.Factory.StartNew(Task2);
      
                  Console.WriteLine("t1任务Start之前状态：{0},t2任务状态：{1}", t1.Status, t2.Status);
                  t1.Start();
                  Console.WriteLine("t1任务Start之后状态：{0},t2任务状态：{1}", t1.Status, t2.Status);
                  
                  Task.WaitAll(t1, t2);
      
                  Console.WriteLine("主线程执行完毕");
                  Console.WriteLine("t1最终状态：{0},t2最终状态：{1}", t1.Status, t2.Status);
                  Console.ReadLine();
              }
              public static void Task1()
              {
                  Thread.Sleep(1000);
                  Console.WriteLine("运行task1");
              }
              public static void Task2()
              {
                  Thread.Sleep(2000);
                  Console.WriteLine("运行task2");
              }

      输出

   3. 理解任务状态和生命周期   
      • task实例的执行取决于底层硬件和运行时可用的资源。因此，在您获取了有关task实例的任何信息后，这个状态可能会发生改变，因为task实例的状态也在同时发生改变。当task到达它的3种可能的最终之一时，它再也回不去之前的任何状态了，如图所示。
      • T初始状态：task实例有3种可能的初始状态，详细说明如图
      • 最终状态：接下来，task实例可以转换到running状态，并且最终转变到一个最终状态。
        如果task实例有关联的子任务，那么就不能认为这个task完成了，并且这个task将转变到WaitingForChildrenToComplete 状态。当task实例的子任务都完成后，这个Task将进入3种可能的最终状态之一。详细说明如下如图
      • 
   4. 取消任务
      • 如果想中断task实例的执行，可以通过取消标记（Cancellation Token）

      • CancellationTokenSource 能够初始化取消的请求，而CancellationToken能够将这些请求传递给异步的操作。 

   5. public static void RunGetStartTaskCancel()
              {
                  var cts = new CancellationTokenSource();
                  var ct = cts.Token;
      
                  var sw = Stopwatch.StartNew();
                  var t1 = Task.Factory.StartNew(() => Task1Cancel(ct), ct);
      
                  var t2 = Task.Factory.StartNew(() => Task2Cancel(ct), ct);
                  //主线程模拟1秒
                  Thread.Sleep(1000);
      
                  cts.Cancel();
      
                  try
                  {
                      if (!Task.WaitAll(new Task[] { t1, t2 }, 3000))
                      {
                          Console.WriteLine("Task1Cancel 和 Task2Cancel 超过了2秒完成.");
                          Console.WriteLine("t1状态" + t1.Status.ToString());
                          Console.WriteLine("t2状态" + t2.Status.ToString());
                          Console.ReadLine();
                      }
                      Console.ReadLine();
      
                  }
                  catch (AggregateException ex)
                  {
                      foreach (Exception innerException in ex.InnerExceptions)
                      {
                          Debug.WriteLine(innerException.ToString());
                          Console.WriteLine("异常消息：" + innerException.ToString());
                      }
      
                      if (t1.IsCanceled)
                      {
                          Console.WriteLine("t1 task 运行Task1Cancel 已取消");
                      }
      
                      if (t1.IsCanceled)
                      {
                          Console.WriteLine("t2 task 运行Task2Cancel 已取消");
                      }
      
                      Console.WriteLine("耗时" + sw.Elapsed.ToString());
                      Console.WriteLine("完成");
                      Console.ReadLine();
      
                  }
              }
              public static void Task1Cancel(CancellationToken ct)
              {
                  ct.ThrowIfCancellationRequested();
                  var sw = Stopwatch.StartNew();
                  Thread.Sleep(1000); 
      
                  Console.WriteLine("运行task1");
                  Console.WriteLine("task1:" + sw.Elapsed.ToString());
                  ct.ThrowIfCancellationRequested();
              }
              public static void Task2Cancel(CancellationToken ct)
              {
                  ct.ThrowIfCancellationRequested();
                  var sw = Stopwatch.StartNew();
                  Thread.Sleep(2000);
      
                  Console.WriteLine("运行task2");
                  Console.WriteLine("task2:" + sw.Elapsed.ToString());
              }

   6. 从任务获取返回值
      • 目前，我们的任务实例还没有返回值，他们都是运行一些不返回值的委托。正如开头将的，任务是可以有返回值的。通过使用Task<TResult>实例，其中TResult要替换为返回类型。

        public static void RunGetStartTaskResult()
                {
                    var t1 = Task.Factory.StartNew(() => GetTask1("ChengTian"));
                    //等待t1 完成
                    t1.Wait();
                    var t2 = Task.Factory.StartNew(() =>
                    {
                        for (int i = 0; i < t1.Result.Count; i++)
                        {
                            Console.WriteLine(t1.Result[i]);
                        }
        
                    });
        
                    Console.WriteLine("结束");
                    Console.ReadLine();
                }
        
                public static List<char> GetTask1(string ss)
                {
                    Thread.Sleep(1000);
                    return ss.ToList();
                }

        输出返回值 

   7. 通过延续串联任务 
      • 改造下上面的例子，在t1任务完成之后启动t2任务

   8. public static void RunGetStartTaskContinueWith()
              {
                  var t1 = Task.Factory.StartNew(() => GetTask1("ChengTian"));
                  var t2 = t1.ContinueWith(t =>
                  {
                      for (int i = 0; i < t1.Result.Count; i++)
                      {
                          Console.WriteLine(t1.Result[i]);
                      }
      
                  });
      
                  Console.WriteLine("结束");
                  Console.ReadLine();
              }

      可以在任何任务实例上调用ContinueWith方法，创建一个延续。 你也可以串联很多任务，然后等待最后一个任务（在这个实例中为t2）执行完成.