任务(task)

图片 6

1、Thread.Sleep 是同步延迟,Task.Delay异步延迟。

任务概述

线程(Thread)是创建并发的底层工具,因此有一定的局限性(不易得到返回值(必须通过创建共享域);异常的捕获和处理也麻烦;同时线程执行完毕后无法再次开启该线程),这些局限性会降低性能同时影响并发性的实现(不容易组合较小的并发操作实现较大的并发操作,会增加手工同步处理(加锁,发送信号)的依赖,容易出现问题)。

线程池的(ThreadPool)QueueUserWorkItem方法很容发起一次异步的计算限制操作。但这个技术同样有着许多限制,最大的问题是没有内建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获得返回值。

Task类可以解决上述所有的问题。

任务(Task)表示一个通过或不通过线程实现的并发操作,任务是可组合的,使用延续(continuation)可将它们串联在一起,它们可以使用线程池减少启动延迟,可使用回调方法避免多个线程同时等待I/O密集操作。

 

2、Thread.Sleep 会阻塞线程,Task.Delay不会。

基础任务(Task)

微软在.NET 4.0 引入任务(Task)的概念。通过System.Threading.Tasks命名空间使用任务。它是在ThreadPool的基础上进行封装的。Task默认都是使用池化线程,它们都是后台线程,这意味着主线程结束时其它任务也会随之停止。

启动一个任务有多种方式,如以下示例:

 1     class Program
 2     {
 3         static void Main(string[] args)
 4         {
 5             Console.WriteLine("主线程Id:{0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
 6             int workerThreadsCount, completionPortThreadsCount;
 7             ThreadPool.GetAvailableThreads(out workerThreadsCount, out completionPortThreadsCount);
 8             Console.WriteLine("剩余工作线程数:{0},剩余IO线程数{1}", workerThreadsCount, completionPortThreadsCount);
 9             //第一种:实例化方式Start启动
10             {
11                 Task task = new Task(() =>
12                 {
13                     Test("one-ok");
14                 });
15                 task.Start();
16             }
17             //第二种:通过Task类静态方法Run方式进行启动
18             {
19                 Task.Run(() =>
20                 {
21                     Test("two-ok");
22                 });
23             }
24             //第三种:通过TaskFactory的StartNew方法启动
25             {
26                 TaskFactory taskFactory = new TaskFactory();
27                 taskFactory.StartNew(() =>
28                 {
29                     Test("three-ok");
30                 });
31             }
32             //第四种:.通过Task.Factory进行启动
33             {
34                 Task taskStarNew = Task.Factory.StartNew(() =>
35                 {
36                     Test("four-ok");
37                 });
38             }
39             //第五种:通过Task对象的RunSynchronously方法启动(同步,由主线程执行,会卡主线程)
40             {
41                 Task taskRunSync = new Task(() =>
42                 {
43                     Console.WriteLine("线程Id:{0},执行方法:five-ok", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
44                 });
45                 taskRunSync.RunSynchronously();
46             }
47             Thread.Sleep(1000);
48             ThreadPool.GetAvailableThreads(out workerThreadsCount, out completionPortThreadsCount);
49             Console.WriteLine("剩余工作线程数:{0},剩余IO线程数{1}", workerThreadsCount, completionPortThreadsCount);
50             Console.ReadKey();
51         }
52         static void Test(string o)
53         {
54             Thread.Sleep(2000);
55             Console.WriteLine("线程Id:{0},执行方法:{1}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, o);
56         }
57         /*
58          * 作者:Jonins
59          * 出处:http://www.cnblogs.com/jonins/
60          */
61     }

执行结果:

图片 1

上面示例中除去使用RunSynchronously方法启动的是同步任务(由启用的线程执行任务)外,其它几种方式内部都由线程池内的工作者线程处理。

说明

1.事实上Task.Factory类型本身就是TaskFactory(任务工厂),而Task.Run(在.NET4.5引入,4.0版本调用的是后者)是Task.Factory.StartNew的简写法,是后者的重载版本,更灵活简单些。

2.调用静态Run方法会自动创建Task对象并立即调用Start

3.如Task.Run等方式启动任务并没有调用Start,因为它创建的是“热”任务,相反“冷”任务的创建是通过Task构造函数。

 

3、Thread.Sleep不能取消,Task.Delay可以。

返回值(Task<TResult>)&状态(Status)

Task有一个泛型子类Task<TResult>,它允许任务返回一个值。调用Task.Run,传入一个Func<Tresult>代理或兼容的Lambda表达式,然后查询Result属性获得结果。如果任务没有完成,那么访问Result属性会阻塞当前线程,直至任务完成

1     public static Task<TResult> Run<TResult>(Func<TResult> function);

而任务的Status属性可用于跟踪任务的执行状态,如下所示:

 1     class Program
 2     {
 3         static void Main(string[] args)
 4         {
 5             Task<int> task = Task.Run(() =>
 6             {
 7                 int total = 0;
 8                 for (int i = 0; i <= 100; i++)
 9                 {
10                     total += i;
11                 }
12                 Thread.Sleep(2000);
13                 return total;
14             });
15             Console.WriteLine("任务状态:{0}",task.Status);
16             Thread.Sleep(1000);
17             Console.WriteLine("任务状态:{0}", task.Status);
18             int totalCount = task.Result;//如果任务没有完成,则阻塞
19             Console.WriteLine("任务状态:{0}", task.Status);
20             Console.WriteLine("总数为:{0}",totalCount);
21             Console.ReadKey();
22         }
23     }

执行如下:

 图片 2

Reulst属性内部会调用Wait(等待);

任务的Status属性是一个TaskStatus枚举类型:

1  public TaskStatus Status { get; }

说明如下:

枚举值 说明
Canceled

任务已通过对其自身的 CancellationToken 引发 OperationCanceledException 对取消进行了确认,此时该标记处于已发送信号状态;

或者在该任务开始执行之前,已向该任务的 CancellationToken 发出了信号。

Created 该任务已初始化,但尚未被计划。
Faulted 由于未处理异常的原因而完成的任务。
RanToCompletion 已完成执行的任务。
Running 任务正在运行,尚未完成。
WaitingForActivation 该任务正在等待 .NET Framework 基础结构在内部将其激活并进行计划。
WaitingForChildrenToComplete 该任务已完成执行,正在隐式等待附加的子任务完成。
WaitingToRun 该任务已被计划执行,但尚未开始执行。

 

4. Task.Delay() 比 Thread.Sleep()
消耗更多的资源,但是Task.Delay()可用于为方法返回Task类型;或者根据CancellationToken取消标记动态取消等待

任务集合返回值(WhenAll&WhenAny)

 Task中有非常方便的对并行运行的任务集合获取返回值的方式,比如WhenAllWhenAny

5. Task.Delay() 实质创建一个运行给定时间的任务, Thread.Sleep()
使当前线程休眠给定时间。

1.WhenAll

WhenAll:等待提供的所有 Task 对象完成执行过程(所有任务全部完成)。

 1     class Program
 2     {
 3         static void Main(string[] args)
 4         {
 5             List<Task<int>> taskList = new List<Task<int>>();//声明一个任务集合
 6             TaskFactory taskFactory = new TaskFactory();
 7             for (int i = 0; i < 5; i++)
 8             {
 9                 int total = i;
10                 Task<int> task = taskFactory.StartNew(() => Test(total));
11                 taskList.Add(task);//将任务放进集合中
12             }
13             Console.WriteLine("主线程Id:{0},继续执行A.....", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
14             Task<int[]> taskReulstList = Task.WhenAll(taskList);//创建一个任务,该任务将集合中的所有 Task 对象都完成时完成
15             for (int i = 0; i < taskReulstList.Result.Length; i++)//这里调用了Result,所以会阻塞线程,等待集合内所有任务全部完成
16             {
17                 Console.WriteLine("返回值:{0}", taskReulstList.Result[i]);//遍历任务集合内Task返回的值
18             }
19             Console.WriteLine("主线程Id:{0},继续执行B.....", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
20             Console.ReadKey();
21         }
22         private static int Test(int o)
23         {
24             Console.WriteLine("线程Id:{0},Task执行成功,参数为:{1}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, o);
25             Thread.Sleep(500 * o);
26             return o;
27         }
28     }

执行结果:

图片 3

2.WhenAny

WhenAny:等待提供的任一 Task 对象完成执行过程(只要有一个任务完成)。

 1     class Program
 2     {
 3         static void Main(string[] args)
 4         {
 5             List<Task<int>> taskList = new List<Task<int>>();//声明一个任务集合
 6             TaskFactory taskFactory = new TaskFactory();
 7             for (int i = 0; i < 5; i++)
 8             {
 9                 int total = i;
10                 Task<int> task = taskFactory.StartNew(() => Test(total));
11                 taskList.Add(task);//将任务放进集合中
12             }
13             Console.WriteLine("主线程Id:{0},继续执行A.....", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
14             Task<Task<int>> taskReulstList = Task.WhenAny(taskList);//创建一个任务,该任务将在集合中的任意 Task 对象完成时完成
15             Console.WriteLine("返回值:{0}", taskReulstList.Result.Result);//得到任务集合内最先完成的任务的返回值
16             Console.WriteLine("主线程Id:{0},继续执行B.....", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
17             Console.ReadKey();
18         }
19         private static int Test(int o)
20         {
21             Console.WriteLine("线程Id:{0},Task执行成功,参数为:{1}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, o);
22             Thread.Sleep(500 * o);
23             return o;
24         }
25     }

执行结果(这里返回值肯定会是0,因为休眠最短):

图片 4

 

等待(Wait)&执行方式(TaskCreationOptions)

1.任务等待(Wait)

调用任务的Wait方法可以阻塞任务直至任务完成,类似于线程的join。

 1     class Program
 2     {
 3         static void Main(string[] args)
 4         {
 5             Task task = Task.Run(() =>
 6             {
 7                 Console.WriteLine("线程执行Begin");
 8                 Thread.Sleep(2000);
 9                 Console.WriteLine("线程执行End");
10             });
11             Console.WriteLine("任务是否完成:{0}", task.IsCompleted);
12             task.Wait();//阻塞,直至任务完成
13             Console.WriteLine("任务是否完成:{0}", task.IsCompleted);
14             Console.ReadKey();
15         }
16     }

执行如下:

图片 5

注意

线程调用Wait方法时,系统检测线程要等待的Task是否已经开始执行。如果是线程则会阻塞直到Task运行结束为止。但如果Task还没有开始执行任务,系统可能(取决于TaskScheduler)使用调用Wait的线程来执行Task,这种情况下调用Wait的线程不会阻塞,它会执行Task并立即返回。好处在于没有线程会被阻塞,所以减少了资源占用。不好的地方在于加入线程在调用Wait前已经获得了一个线程同步锁,而Task试图获取同一个锁,就会造成死锁的线程。

2.任务执行方式(TaskCreationOptions)

我们知道为了创建一个Task,需要调用构造函数并传递一个Action或Action<object>委托,如果传递的是期待一个Object的方法,还必须向Task的构造函数穿都要传给操作的实参。还可以选择向构造器传递一些TaskCreationOptions标记来控制Task的执行方式。

 TaskCreationOptions为枚举类型

枚举值 说明
None 默认。
PreferFairness 尽可能公平的方式安排任务,即先进先执行。
LongRunning 指定任务将是长时间运行的,会新建线程执行,不会使用池化线程。
AttachedToParent 指定将任务附加到任务层次结构中的某个父级
DenyChildAttach 任务试图和这个父任务连接将抛出一个InvalidOperationException
HideScheduler 强迫子任务使用默认调度而非父级任务调度

在默认情况下,Task内部是运行在池化线程上,这种线程会非常适合执行短计算密集作业。如果要执行长阻塞操作,则要避免使用池化线程。

在池化线程上运行一个长任务问题不大,但是如果要同时运行多个长任务(特别是会阻塞的任务),则会对性能产生影响。最好使用:TaskCreationOptions.LongRunning。

 1     class Program
 2     {
 3         static void Main(string[] args)
 4         {
 5             int workerThreadsCount, completionPortThreadsCount;
 6             ThreadPool.GetAvailableThreads(out workerThreadsCount, out completionPortThreadsCount);
 7             Console.WriteLine("剩余工作线程数:{0},剩余IO线程数{1},主线程Id:{2}", workerThreadsCount, completionPortThreadsCount, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
 8             Task task = Task.Factory.StartNew(() =>
 9             {
10                 Console.WriteLine("长任务执行,线程Id:{0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
11                 Thread.Sleep(2000);
12             }, TaskCreationOptions.LongRunning);
13             Thread.Sleep(1000);
14             ThreadPool.GetAvailableThreads(out workerThreadsCount, out completionPortThreadsCount);
15             Console.WriteLine("剩余工作线程数:{0},剩余IO线程数{1},主线程Id:{2}", workerThreadsCount, completionPortThreadsCount, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
16             Console.ReadKey();
17         }
18     }

执行结果如下:

图片 6

注意

如果使运行I/O密集任务,则可以使用TaskCompletionSource和异步函数(asynchronous
functions),通过回调(延续)实现并发性,而是不通过线程实现。

如果使运行计算密集性任务,则可以使用一个生产者/消费者队列,控制这些任务的并发数量,避免出现线程和进程阻塞的问题。

 

延续(continuation)&延续选项(TaskContinuationOptions)

延续(continuation)会告诉任务在完成后继续执行下面的操作。延续通常由一个回调方法实现,它会在操作完成之后执行一次。给一个任务附加延续的方法有两种

1.GetAwaiter

任务的方法GetAwaiter是Framework
4.5新增加的,而C#
5.0的异步功能使用了这种方法,因此它非常重要。给一个任务附加延续如下:

 1     class Program
 2     {
 3         static void Main(string[] args)
 4         {
 5             Task<int> task = Task.Run(() =>
 6              {
 7                  int total = 0;
 8                  for (int i = 0; i <= 100; i++)
 9                  {
10                      total += i;
11                  }
12                  Thread.Sleep(2000);
13                  return total;
14              });
15             var awaiter = task.GetAwaiter();
16             awaiter.OnCompleted(() =>
17             {
18                 int result = awaiter.GetResult();//在延续中获取Task的执行结果
19                 Console.WriteLine(result);
20             });
21             Console.ReadKey();
22         }
23     }

执行结果控制台会打印:5050。

调用GetAwaiter会返回一个等待者(awaiter)对象,它会让先导(antecedent)任务在任务完成(或出错)之后执行一个代理。已经完成的任务也可以附加一个延续,这事延续会马上执行。

注意

1.等待者(awaiter)可以是任意对象,但必须包含特定的两个方法和一个Boolean类型属性。

1   public struct TaskAwaiter<TResult> : ICriticalNotifyCompletion, INotifyCompletion
2     {
3         public bool IsCompleted { get; }
4         public TResult GetResult();
5         public void OnCompleted(Action continuation);
6     }

2.先导任务出现错误,那么当延续代码调用awaiter.GetResult()时就会重新抛出异常。我们可以需要调用GetResult,而是直接访问先导任务的Result属性(task.Result)。

GetResult的好处是,当先导任务出现错误时,异常可以直接抛出而不封装在AggregateException中。

3.如果出现同步上下文,那么会自动捕捉它,然后延续提交到这个上下文中。在无需同步上下文的情况下通常不采用这种方法,使用ConfigureAwait代替它。它通常会使延续运行在先导任务所在的线程上,从而避免不必要的过载。

1    var awaiter = task.ConfigureAwait(false).GetAwaiter();
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