5天玩轉C#並行和多線程編程 —— 第三天 認識和使用Task

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　　對於多線程，我們經常使用的是Thread。在我們了解Task之前，如果我們要使用多核的功能可能就會自己來開線程，然而這種線程模型在.net 4.0之后被一種稱為基於“任務的編程模型”所沖擊，因為task會比thread具有更小的性能開銷，不過大家肯定會有疑惑，任務和線程到底有什么區別呢？

 任務和線程的區別：

1、任務是架構在線程之上的，也就是說任務最終還是要拋給線程去執行。

2、任務跟線程不是一對一的關系，比如開10個任務並不是說會開10個線程，這一點任務有點類似線程池，但是任務相比線程池有很小的開銷和精確的控制。

 

 一、認識Task和Task的基本使用

1、認識Task

首先來看一下Task的繼承結構。Task標識一個異步操作。

可以看到Task和Thread一樣，位於System.Threading命名空間下，這也就是說他們直接有密不可分的聯系。下面我們來仔細看一下吧！

 

2、創建Task

創建Task的方法有兩種，一種是直接創建——new一個出來，一種是通過工廠創建。下面來看一下這兩種創建方法：

        //第一種創建方式，直接實例化
         var task1 = new Task(() =>
         {
            //TODO you code
         });

這是最簡單的創建方法，可以看到其構造函數是一個Action，其構造函數有如下幾種，比較常用的是前兩種。

        //第二種創建方式，工廠創建
         var task2 = Task.Factory.StartNew(() =>
         {
            //TODO you code
         });

這種方式通過靜態工廠，創建以個Task並運行。下面我們來建一個控制台項目，演示一下，代碼如下：

要添加System.Threading.Tasks命名控件引用。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace TaskDemo
{
   class Program
   {
      static void Main(string[] args)
      {
         var task1 = new Task(() =>
         {
            Console.WriteLine("Hello,task");
         });
         task1.Start();

         var task2 = Task.Factory.StartNew(() =>
         {
            Console.WriteLine("Hello,task started by task factory");
         });

         Console.Read();
      }
   }
}

 這里我分別用兩種方式創建兩個task,並讓他們運行。可以看到通過構造函數創建的task,必須手動Start,而通過工廠創建的Task直接就啟動了。

下面我們來看一下Task的聲明周期，編寫如下代碼：

      var task1 = new Task(() =>
         {
            Console.WriteLine("Begin");
            System.Threading.Thread.Sleep(2000);
            Console.WriteLine("Finish");
         });
         Console.WriteLine("Before start:" + task1.Status);
         task1.Start();
         Console.WriteLine("After start:" + task1.Status);
         task1.Wait();
         Console.WriteLine("After Finish:" + task1.Status);

         Console.Read();

　　task1.Status就是輸出task的當前狀態，其輸出結果如下：

可以看到調用Start前的狀態是Created，然后等待分配線程去執行，到最后執行完成。

從我們可以得出Task的簡略生命周期：

Created：表示默認初始化任務，但是“工廠創建的”實例直接跳過。

WaitingToRun: 這種狀態表示等待任務調度器分配線程給任務執行。

RanToCompletion：任務執行完畢。

 

 二、Task的任務控制

　　Task最吸引人的地方就是他的任務控制了，你可以很好的控制task的執行順序，讓多個task有序的工作。下面來詳細說一下：

1、Task.Wait

在上個例子中，我們已經使用過了，task1.Wait();就是等待任務執行完成，我們可以看到最后task1的狀態變為Completed。

 

2、Task.WaitAll

看字面意思就知道，就是等待所有的任務都執行完成，下面我們來寫一段代碼演示一下：

    static void Main(string[] args)
      {
         var task1 = new Task(() =>
         {
            Console.WriteLine("Task 1 Begin");
            System.Threading.Thread.Sleep(2000);
            Console.WriteLine("Task 1 Finish");
         });
         var task2 = new Task(() =>
         {
            Console.WriteLine("Task 2 Begin");
            System.Threading.Thread.Sleep(3000);
            Console.WriteLine("Task 2 Finish");
         });
         
         task1.Start();
         task2.Start();
         Task.WaitAll(task1, task2);
         Console.WriteLine("All task finished!");

         Console.Read();
      }

其輸出結果如下：

可以看到，任務一和任務二都完成以后，才輸出All task finished！

 

3、Task.WaitAny

這個用發同Task.WaitAll，就是等待任何一個任務完成就繼續向下執行，將上面的代碼WaitAll替換為WaitAny，輸出結果如下：

 

4、Task.ContinueWith

就是在第一個Task完成后自動啟動下一個Task，實現Task的延續，下面我們來看下他的用法，編寫如下代碼：

static void Main(string[] args)
      {
         var task1 = new Task(() =>
         {
            Console.WriteLine("Task 1 Begin");
            System.Threading.Thread.Sleep(2000);
            Console.WriteLine("Task 1 Finish");
         });
         var task2 = new Task(() =>
         {
            Console.WriteLine("Task 2 Begin");
            System.Threading.Thread.Sleep(3000);
            Console.WriteLine("Task 2 Finish");
         });

         
         task1.Start();
         task2.Start();
         var result = task1.ContinueWith<string>(task =>
         {
            Console.WriteLine("task1 finished!");
            return "This is task result!";
         });

         Console.WriteLine(result.Result.ToString());


         Console.Read();
      }

執行結果如下：

可以看到，task1完成之后，開始執行后面的內容，並且這里我們取得task的返回值。

在每次調用ContinueWith方法時，每次會把上次Task的引用傳入進來，以便檢測上次Task的狀態，比如我們可以使用上次Task的Result屬性來獲取返回值。我們還可以這么寫：

var SendFeedBackTask = Task.Factory.StartNew(() => { Console.WriteLine("Get some Data!"); })
                            .ContinueWith<bool>(s => { return true; })
                            .ContinueWith<string>(r => 
                              {
                                 if (r.Result)
                                 {
                                    return "Finished";
                                 }
                                 else
                                 {
                                    return "Error";
                                 }
                              });
         Console.WriteLine(SendFeedBackTask.Result);

首先輸出Get some data,然后執行第二個獲得返回值true,最后根據判斷返回Finished或error。輸出結果:

Get some Data!

Finished

其實上面的寫法簡化一下，可以這樣寫：

Task.Factory.StartNew<string>(() => {return "One";}).ContinueWith(ss => { Console.WriteLine(ss.Result);});

輸出One，這個可以看明白了吧~

 更多ContinueWith用法參見：http://technet.microsoft.com/zh-CN/library/dd321405

 

5、Task的取消

前面說了那么多Task的用法，下面來說下Task的取消，比如我們啟動了一個task,出現異常或者用戶點擊取消等等，我們可以取消這個任務。

如何取消一個Task呢，我們通過cancellation的tokens來取消一個Task。在很多Task的Body里面包含循環，我們可以在輪詢的時候判斷IsCancellationRequested屬性是否為True，如果是True的話就return或者拋出異常，拋出異常后面再說，因為還沒有說異常處理的東西。

下面在代碼中看下如何實現任務的取消，代碼如下：

var tokenSource = new CancellationTokenSource();
         var token = tokenSource.Token;
         var task = Task.Factory.StartNew(() =>
         {
            for (var i = 0; i < 1000; i++)
            {
               System.Threading.Thread.Sleep(1000);
               if (token.IsCancellationRequested)
               {
                  Console.WriteLine("Abort mission success!");
                  return;
               }
            }
         }, token);
         token.Register(() =>
         {
            Console.WriteLine("Canceled");
         });
         Console.WriteLine("Press enter to cancel task...");
         Console.ReadKey();
         tokenSource.Cancel();

         Console.ReadKey();//這句忘了加，程序退出了，看不到“Abort mission success!“這個提示

這里開啟了一個Task,並給token注冊了一個方法，輸出一條信息，然后執行ReadKey開始等待用戶輸入，用戶點擊回車后，執行tokenSource.Cancel方法，取消任務。其輸出結果如下：

 

好了，今天先說道這里，明天繼續講task，接下來該說說task的異常處理和其他的一些用法，如果喜歡可以關注我，一有更新會馬上通知你。

 

 作者：雲霏霏

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