5天玩轉C#並行和多執行緒程式設計 —— 第三天 認識和使用Task

雲霏霏發表於2014-11-19
C#並行執行緒程式設計

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　　對於多執行緒，我們經常使用的是Thread。在我們瞭解Task之前，如果我們要使用多核的功能可能就會自己來開執行緒，然而這種執行緒模型在.net 4.0之後被一種稱為基於“任務的程式設計模型”所衝擊，因為task會比thread具有更小的效能開銷，不過大家肯定會有疑惑，任務和執行緒到底有什麼區別呢？

 任務和執行緒的區別：

1、任務是架構線上程之上的，也就是說任務最終還是要拋給執行緒去執行。

2、任務跟執行緒不是一對一的關係，比如開10個任務並不是說會開10個執行緒，這一點任務有點類似執行緒池，但是任務相比執行緒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標識一個非同步操作。

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

 

2、建立Task

建立Task的方法有兩種，一種是直接建立——new一個出來，一種是通過工廠建立。下面來看一下這兩種建立方法：

        //第一種建立方式，直接例項化
         var task1 = new Task(() =>
         {
            //TODO you code
         });

這是最簡單的建立方法，可以看到其建構函式是一個Action，其建構函式有如下幾種，比較常用的是前兩種。

        //第二種建立方式，工廠建立
         var task2 = Task.Factory.StartNew(() =>
         {
            //TODO you code
         });

這種方式通過靜態工廠，建立以個Task並執行。下面我們來建一個控制檯專案，演示一下，程式碼如下：

要新增System.Threading.Tasks命名控制元件引用。

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();
      }
   }
}

 這裡我分別用兩種方式建立兩個task,並讓他們執行。可以看到通過建構函式建立的task,必須手動Start,而通過工廠建立的Task直接就啟動了。

下面我們來看一下Task的宣告週期，編寫如下程式碼：

      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：

可以看到呼叫Start前的狀態是Created，然後等待分配執行緒去執行，到最後執行完成。

從我們可以得出Task的簡略生命週期：

Created：表示預設初始化任務，但是“工廠建立的”例項直接跳過。

WaitingToRun: 這種狀態表示等待任務排程器分配執行緒給任務執行。

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，我們可以看到最後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，下面我們來寫一段程式碼演示一下：

    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後，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，將上面的程式碼WaitAll替換為WaitAny，輸出結果如下：

 

4、Task.ContinueWith

就是在第一個Task完成後自動啟動下一個Task，實現Task的延續，下面我們來看下他的用法，編寫如下程式碼：

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完成之後，開始執行後面的內容，並且這裡我們取得task的返回值。

在每次呼叫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。我們還可以這麼寫：

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,然後執行第二個獲得返回值true,最後根據判斷返回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

前面說了那麼多Task的用法，下面來說下Task的取消，比如我們啟動了一個task,出現異常或者使用者點選取消等等，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裡面包含迴圈，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或者丟擲異常，丟擲異常後面再說，因為還沒有說異常處理的東西。

下面在程式碼中看下如何實現任務的取消，程式碼如下：

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，程式退出了，看不到“Abort mission success!“這個提示




這裡開啟了一個Task,並給token註冊了一個方法，輸出一條資訊，然後執行ReadKey開始等待使用者輸入，使用者點選回車後，執行tokenSource.Cancel方法，取消任務。其輸出結果如下：




 


好了，今天先說道這裡，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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