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14.并发与异步 - 2.任务Task -《果壳中的c#》

發布時間：2024/9/5 C# 39 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 14.并发与异步 - 2.任务Task -《果壳中的c#》小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

線程是創建并發的底層工具，因此具有一定的局限性。

沒有簡單的方法可以從聯合（Join）線程得到“返回值”。因此必須創建一些共享域。當拋出一個異常時，捕捉和處理異常也是麻煩的。
線程完成之后，無法再次啟動該線程。相反，只能聯合（Join）它（在進程阻塞當前線程）。

與線程相比，Task是一個更高級的抽象概念，它標識一個通過或不通過線程實現的并發操作。
任務是可組合的——使用延續將它們串聯在一起。它們可以使用線程池減少啟動延遲，而且它們可以通過TaskCompletionSource使用回調方法，避免多個線程同時等待I/O密集操作。

14.3.1 啟動任務

從Framework 4.5開始，啟動一個由后臺線程實現的Task，最簡單的方法是使用靜態方法Task.Run。調用時需要傳入一個Action代理：

Task.Run(() => Console.WriteLine("hello"));

Task.Run是Framework 4.5新引入的方法，在Framework 4.0中，調用Task.Factory.StartNew，可以實現相同效果，前者相當于后者的快捷方式。

Task默認使用線程池，它們都是后臺線程。意味當主線程結束時，所有任務都會隨之停止。因此，要在控制臺應用程序中運行這些例子，必須在啟動任務之后阻塞主線程。例如，掛起（Waiting）該讓你誤，或者調用Console.ReadLine：

static void Main(string[] args){Task.Run(() => Console.WriteLine("Foo"));Console.ReadLine();}

采用這種方式調用Task.Run，與下面啟動線程方式類似（唯一不同的是沒有隱含使用線程池）：

new Thread(() => Console.WriteLine("Foo")).Start();

Task.Run會返回一個Task對象，它可以用來監控任務執行過程，這一點與Thread對象不同。（這里沒有調用Start，因為Task.Run創建是“熱”任務；相反，想創建“冷”任務，必須使用Task構造函數，但這種方法在實踐中很少用）

任務的Status屬性可用于跟蹤任務的執行狀態。

1.等待（Wait）

調用Wait方法，可以阻塞任務，直至任務完成，效果等同于Thread.Join：

Task task = Task.Run(() =>{Thread.Sleep(2000);Console.WriteLine("Foo");});Console.WriteLine(task.IsCompleted); //Falsetask.Wait();//阻塞，直至任務完成Console.WriteLine(task.IsCompleted); //TrueConsole.ReadLine();

可以在Wait中指定一個超時時間和一個取消令牌。

2.長任務

默認情況下，CLR會運行在池化線程上，這種線程非常適合執行短計算密集作業。如果要執行長阻塞操作，則可以按下面方式避免使用池化線程：

Task task = Task.Factory.StartNew(() =>{Console.WriteLine("Task started");Thread.Sleep(2000);Console.WriteLine("Foo");}, TaskCreationOptions.LongRunning);task.Wait(); // Blocks until task is complete

提示：
在池化線程上運行一個長任務問題并不大，但是如果要同時運行多個長任務（特別會阻塞的任務），則會對性能產生影響。在這種情況下，通常更好的方法是使用TaskCreationOptions.LongRunning:

如果運行I/O密集任務，則可以使用TaskCompletionSource和異步函數，通過回調函數（延續）實現并發性，而不通過線程實現。
如果是運行計算密集任務，則可以使用一個生產者/消費者隊列，控制這些任務的并發數量，避免出現線程和進程阻塞的問題。

14.3.2 返回值

Task<TResult>允許任務返回一個值。調用Task.Run，傳入一個Func<TResult>代理（或者兼容的Lambda表達式），代替Action，就可以獲得一個Task：

Task<int> task = Task.Run (() => { Console.WriteLine ("Foo"); return 3; });int result = task.Result; // Blocks if not already finished Console.WriteLine (result); // 3

下面的例子創建一個任務，它使用LINQ就按前3百萬個整數（從2開始）中的素數個數：

Task<int> primeNumberTask = Task.Run(() =>Enumerable.Range(2, 3000000).Count(n => Enumerable.Range(2, (int)Math.Sqrt(n) - 1).All(i => n % i > 0)));Console.WriteLine("Task running...");Console.WriteLine("The answer is " + primeNumberTask.Result);

這段代碼會打印“Task running...”，然后幾秒鐘后打印216815。

14.3.3 異常

與線程不同，Task可以隨時拋出異常。
任務代碼拋出一個未處理異常，那么這個異常會自動傳遞到調用Wait()的任務上或者訪問Task<TResult>的Result屬性的代碼上：

Task task = Task.Run(() => { throw null; });try{task.Wait();}catch (AggregateException aex){if (aex.InnerException is NullReferenceException)Console.WriteLine("Null!");elsethrow;}

CLR會將異常封裝在AggregateException中，從而更適合并行編程場景；

使用Task的IsFaulted和IsCanceled屬性，就可以不重新拋出異常而檢測出錯的任務。
如果都返回false，則沒有出錯；
IsCanceled為true，任務拋出 OperationCanceledOPeration；
IsFaulted為true，則任務拋出另一種異常，而Exception屬性包含該錯誤。

1.異常和自主任務

使用靜態事件 TaskScheduler.UnobservedTaskException，可以在全局范圍訂閱為監控的異常；處理這個事件，然后記錄發生的錯誤，是一個很好的異常處理方法。

14.3.4 延續

延續（continuation）告訴任務在完成之后繼續執行下面的操作。
延續通常由一個回調方法實現，它會在操作完成之后執行一次。

給一個任務附加延續的方法有兩種：

第一種是C# 5.0異步功能使用的方法GetAwaiter方法

Task<int> primeNumberTask = Task.Run (() =>Enumerable.Range (2, 3000000).Count (n => Enumerable.Range (2, (int)Math.Sqrt(n)-1).All (i => n % i > 0)));//獲取用于等待此 System.Threading.Tasks.Task<TResult>的等待者 var awaiter = primeNumberTask.GetAwaiter(); //將操作設置為當 System.Runtime.CompilerServices.TaskAwaiter<TResult> 對象停止等待異步任務完成時執行 awaiter.OnCompleted (() => {int result = awaiter.GetResult(); //異步任務完成后關閉等待任務Console.WriteLine (result); //打印結果 });

調用GetAwaiter會返回一個等待者（awaiter）對象，它的方法會讓先導（antecedent）任務（primeNumberTask）在完成（或出錯）之后執行一個代理已經完成的任務也可以附加一個延續，這時延續就馬上執行。

提示：
等待者可以是任意對象，但它必須包含前面所示兩個方法（OnCompleted和GetResult）和一個Boolean類型屬性IsCompleted對象，它不需要實現包含所有這些成員的特定接口或繼承特定基類。

調用GetResult()的好處在于，一旦先前的Task有異常，就會拋出該異常。而且該異常和之前演示的異常不同，它不需要經過AggregateException再包裝了。

另一種附加延續的方法是調用任務的ContinueWith方法：

Task<int> primeNumberTask = Task.Run (() =>Enumerable.Range (2, 3000000).Count (n => Enumerable.Range (2, (int)Math.Sqrt(n)-1).All (i => n % i > 0)));primeNumberTask.ContinueWith (antecedent => {int result = antecedent.Result;Console.WriteLine (result); // Writes 123 });

ContinueWith本身返回一個Task，它非常適合添加更多延續。然而，任務出錯，我們必須直接處理AggregateException，然后編寫額外代碼，將延續編列到UI應用程序。而非UI上下文中，如果要讓延續運行在同一個線程上，則必須指定TaskContinuationOptions.ExcuteSynchronously；否則彈回線程池。

14.3.5 TaskCompletionSource

前面介紹Task.Run如何創建一個在池化（或非池化）線程運行代理的任務。另一種就是TaskCompletionSource。

TaskCompletionSource可以創建任務，不包含任何必須在后面啟動和結束的操作。原理是提供一個可以手工操作的“附屬”任務——和其他任務一樣。然而，這個任務完全通過下面的方法由TaskCompletionSource對象控制：

public class TaskCompletionSource<TResult> {public void SetCanceled();public void SetResult(TResult result);public void SetException(Exception exception);public bool TrySetCanceled();public bool TrySetException(Exception exception);... }

調用這些方法可以給任務發送信號，將任務修改為完成、異?；蛉∠麪顟B。
這些方法只能調用一次，如果多次調用SetCanceled、SetResult或SetException，將拋出異常，而Try***等方法則會返回false。

var tcs = new TaskCompletionSource<int>();new Thread(() => { Thread.Sleep(5000); tcs.SetResult(42); }).Start();Task<int> task = tcs.Task; // Our "slave" task.Console.WriteLine(task.Result); // 42

使用TaskCompletionSource，可以編寫自定義的Run方法：

static void Main(string[] args){Task<int> task = Run(() => { Thread.Sleep(5000); return 42; });Console.WriteLine(task.Result);Console.Read();}static Task<TResult> Run<TResult>(Func<TResult> function){var tcs = new TaskCompletionSource<TResult>();new Thread(() =>{try { tcs.SetResult(function()); }catch (Exception ex) { tcs.SetException(ex); }}).Start();return tcs.Task;}

調用這個方法等同于使用TaskCreationOptions.LongRunning選項調用Task.Factory.StartNew，請求一個非池化線程。

TaskCompletionSource真正作用是創建一個不綁定線程的任務。例如，假設一個任務需要等待5秒鐘，然后返回數字42.我們可以使用Timer類實現，而不需要使用線程，由CLR在x毫秒之后觸發一個事件：

static void Main(string[] args){var awaiter = GetAnswerToLife().GetAwaiter();awaiter.OnCompleted(() => Console.WriteLine(awaiter.GetResult()));}static Task<int> GetAnswerToLife(){var tcs = new TaskCompletionSource<int>();// Create a timer that fires once in 5000 ms:var timer = new System.Timers.Timer(5000) { AutoReset = false };timer.Elapsed += delegate { timer.Dispose(); tcs.SetResult(42); };timer.Start();return tcs.Task;}

通過給任務附加一個延續，就可以在不阻塞任何線程的前提下打印這個結果。

var awaiter = GetAnswerToLife().GetAwaiter();awaiter.OnCompleted(() => Console.WriteLine(awaiter.GetResult()));

將延遲時間參數化，并且刪除返回值，可以優化這段代碼。并且將它變成一個通用的Delay方法。意味讓它返回一個Task而不是Task<int>。然而，TaskCompletionSource沒有泛型版本，因此無法創建一個非泛型任務。但變通方法很簡單：因為Task<TResult>派生自Task，所以創建一個TaskCompletionSource<anything>，然后將它隱式轉換為Task<anything>，就可以得到一個Task：

var tcs = new TaskCompletionSource<object>(); Task task = tcs.Task;

寫出Delay方法，然后讓它5秒打印“42”：

static void Main(string[] args){Delay(5000).GetAwaiter().OnCompleted(() => Console.WriteLine(42));Console.Read();}static Task Delay(int milliseconds){var tcs = new TaskCompletionSource<object>();var timer = new System.Timers.Timer(milliseconds) { AutoReset = false };timer.Elapsed += delegate { timer.Dispose(); tcs.SetResult(null); };timer.Start();return tcs.Task;}

不在線程上使用TaskCompletionSource，意味著只有在延續啟動時才創建線程。同時啟動10000個這種操作，而不會出錯或超出資源限制：

for (int i = 0; i < 10000; i++)Delay (5000).GetAwaiter().OnCompleted (() => Console.WriteLine (42));

14.3.6 Task.Delay

Task.Delay是Thread.Sleep的異步版本

Task.Delay(5000).GetAwaiter().OnCompleted(()=>Console.WriteLine(42));

或者

Task.Delay(5000).ContinueWith(ant => Console.WriteLine(42));

轉載于:https://www.cnblogs.com/tangge/p/7231673.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的14.并发与异步 - 2.任务Task -《果壳中的c#》的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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