《C#並發編程經典實例》學習筆記—2.6 任務完成時的處理

問題

正在 await 一批任務，希望在每個任務完成時對它做一些處理。另外，希望在任務一完成就立即進行處理，而不需要等待其他任務。

問題的重點在於希望任務完成之后立即進行處理，而不去等待其他任務。
這里還沿用文中的例子。
等待幾秒鍾之后返回等待的秒數，之后立即打印任務等待的秒數。
等待的函數如下

static async Task<int> DelayAndReturnAsync(int val)
{
      await Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds(val));
      return val;
}

以下方法執行之后的打印結果是“2”, “3”, “1”。想得到結果“1”, “2”, “3”應該如何實現。

static async Task ProcessTasksAsync()
{
    // 創建任務隊列。
    Task<int> taskA = DelayAndReturnAsync(2);
    Task<int> taskB = DelayAndReturnAsync(3);
    Task<int> taskC = DelayAndReturnAsync(1);
    var tasks = new[] { taskA, taskB, taskC };
    // 按順序 await 每個任務。
    foreach (var task in tasks)
    {
        var result = await task;
        Trace.WriteLine(result);
    }
}

文中給了兩種解決方案。一種是抽出更高級的async方法，一種是借助作者的nuget拓展。作者還推薦了另外兩個博客文章。
Processing tasks as they complete
ORDERING BY COMPLETION, AHEAD OF TIME
這兩篇文章介紹了更多處理方法。

抽象方法，並發執行

static async Task AwaitAndProcessAsync(Task<int> task)
{
    var result = await task;
    Trace.WriteLine(result);
}

將執行和處理抽象出來，借助Task.WhenAll和LINQ並發執行。

var processingTasks = (from t in tasks
select AwaitAndProcessAsync(t)).ToArray();
// 等待全部處理過程的完成。
await Task.WhenAll(processingTasks);

或者

var processingTasks = tasks.Select(async t =>
{
var result = await t;
Trace.WriteLine(result);
}).ToArray();
// 等待全部處理過程的完成。
await Task.WhenAll(processingTasks);

借助nuget拓展：Nito.AsyncEx

推薦預發布版本：https://www.nuget.org/packages/Nito.AsyncEx/5.0.0-pre-06
需要添加引用using Nito.AsyncEx;

static async Task UseOrderByCompletionAsync()
{
      // 創建任務隊列。
      Task<int> taskA = DelayAndReturnAsync(2);
      Task<int> taskB = DelayAndReturnAsync(3);
      Task<int> taskC = DelayAndReturnAsync(1);
      var tasks = new[] { taskA, taskB, taskC };
      // 等待每一個任務完成。
      foreach (var task in tasks.OrderByCompletion())
      {
           var result = await task;
           Trace.WriteLine(result);
      }
}

串行執行

使用ConcurrentExclusiveSchedulerPair，使任務串行執行，結果是“2”, “3”, “1”。

var scheduler = new ConcurrentExclusiveSchedulerPair().ExclusiveScheduler;
foreach (var t in tasks)
{
    await t.ContinueWith(completed =>
    {
             switch (completed.Status)
             {
                   case TaskStatus.RanToCompletion:
                   Trace.WriteLine(completed.Result);
                   //Process(completed.Result);
                   break;
                   case TaskStatus.Faulted:
                   //Handle(completed.Exception.InnerException);
                   break;
               }
     }, scheduler);
}

上篇文章中提到了使用Task.WhenAny處理已完成的任務：https://www.cnblogs.com/AlienXu/p/10609253.html#idx_2
文中的例子從算法層面是不推薦使用的，作者推薦了他自己的拓展Nito.AsyncEx，源碼地址：https://github.com/StephenCleary/AsyncEx/blob/master/src/Nito.AsyncEx.Tasks/TaskExtensions.cs。
另外兩種實現的實現方法差不多，都是借助TaskCompletionSource<T>和Interlocked.Incrementa處理Task。
這里只列出ORDERING BY COMPLETION, AHEAD OF TIME的解決方案。

/// <summary> 
/// 返回一系列任務，這些任務的輸入類型相同和返回結果類型一致
/// 返回的任務將以完成順序返回
/// </summary> 
private static IEnumerable<Task<T>> OrderByCompletion<T>(IEnumerable<Task<T>> inputTasks) 
{ 
    // 復制輸入，以下的處理將不需要考慮是否會對輸入有影響
    var inputTaskList = inputTasks.ToList();
    var completionSourceList = new List<TaskCompletionSource<T>>(inputTaskList.Count); 
    for (int i = 0; i < inputTaskList.Count; i++) 
    { 
        completionSourceList.Add(new TaskCompletionSource<T>()); 
    }

    // 索引
    // 索引最好是從0開始，但是 Interlocked.Increment 返回的是遞增之后的值，所以這里應該賦值-1
    int prevIndex = -1;

    // 可以不用再循環之外處理Action，這樣會讓代碼更清晰。現在有C#7.0的新特性本地方法可以使用
     /* //本地方法
     void continuation(Task<T> completedTask)
     {
          int index = Interlocked.Increment(ref prevIndex);
          var source = completionSourceList[index];
          PropagateResult(completedTask, source);
     }*/ 
   
    Action<Task<T>> continuation = completedTask => 
    { 
        int index = Interlocked.Increment(ref prevIndex); 
        var source = completionSourceList[index]; 
        PropagateResult(completedTask, source); 
    };

    foreach (var inputTask in inputTaskList) 
    {  
        inputTask.ContinueWith(continuation, 
                               CancellationToken.None, 
                               TaskContinuationOptions.ExecuteSynchronously, 
                               TaskScheduler.Default); 
    }

    return completionSourceList.Select(source => source.Task); 
}

/// <summary> 
/// 對 TaskCompletionSource 進行處理
/// </summary> 
private static void PropagateResult<T>(Task<T> completedTask, 
    TaskCompletionSource<T> completionSource) 
{ 
    switch (completedTask.Status) 
    { 
        case TaskStatus.Canceled: 
            completionSource.TrySetCanceled(); 
            break; 
        case TaskStatus.Faulted: 
            completionSource.TrySetException(completedTask.Exception.InnerExceptions); 
            break; 
        case TaskStatus.RanToCompletion: 
            completionSource.TrySetResult(completedTask.Result); 
            break; 
        default: 
            throw new ArgumentException("Task was not completed"); 
    } 
}