C# 並行和多線程編程——認識和使用Task

  對於多線程,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線程,然而這種線程模型在.net 4.0之後被一種稱為基於“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,不過大傢肯定會有疑惑,任務和線程到底有什麼區別呢?

 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臺項目,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();
   }
  }
}

這裡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直接就啟動瞭。

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,然後等待分配線程去執行,到最後執行完成。

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瞭,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,我們已經使用過瞭,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,這個可以看明白瞭吧~

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

5、Task的取消

前面說瞭那麼多Task的用法,下面來說下Task的取消,比如我們啟動瞭一個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裡面包含循環,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,拋出異常後面再說,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();//這句忘瞭加,程序退出瞭,看不到“Abort mission success!“這個提示

這裡開啟瞭一個Task,並給token註冊瞭一個方法,輸出一條信息,然後執行ReadKey開始等待用戶輸入,用戶點擊回車後,執行tokenSource.Cancel方法,取消任務。其輸出結果如下:

好瞭,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,如果喜歡可以關註我,一有更新會馬上通知你。

 作者:雲霏霏

 博客地址:http://www.cnblogs.com/yunfeifei/

以上就是C# 並行和多線程編程——認識和使用Task的詳細內容,更多關於C# 並行和多線程編程的資料請關註WalkonNet其它相關文章!