在本系列上一篇文章?[15：異步編程基礎]?中，我們講到，現代應用程序廣泛使用的是基于任務的異步編程模式（TAP），歷史的 EAP 和 AMP 模式已經過時不推薦使用。今天繼續總結一下 TAP 的異步操作，比如取消任務、報告進度、Task.Yield()、ConfigureAwait() 和并行操作等。

雖然實際 TAP 編程中很少使用到任務的狀態，但它是很多 TAP 操作機理的基礎，所以下面先從任務狀態講起。

1任務狀態

Task 類為異步操作提供了一個生命周期，這個周期由 TaskStatus 枚舉表示，它有如下值：

public?enum TaskStatus {Created = 0,WaitingForActivation = 1,WaitingToRun = 2,Running = 3,WaitingForChildrenToComplete = 4,RanToCompletion = 5,Canceled = 6,Faulted = 7 }

其中 Canceled、Faulted 和 RanToCompletion 狀態一起被認為是任務的最終狀態。因此，如果任務處于最終狀態，則其 IsCompleted 屬性為 true 值。

手動控制任務啟動

為了支持手動控制任務啟動，并支持構造與調用的分離，Task 類提供了一個 Start 方法。由 Task 構造函數創建的任務被稱為冷任務，因為它們的生命周期處于 Created 狀態，只有該實例的 Start 方法被調用才會啟動。

任務狀態平時用的情況不多，一般我們在封裝一個任務相關的方法時，可能會用到。比如下面這個例子，需要判斷某任務滿足一定條件才啟動：

static?void?Main(string[] args) {MyTask t = new(() =>{// do something.});StartMyTask(t);Console.ReadKey(); }public?static?void?StartMyTask(MyTask t) {if (t.Status == TaskStatus.Created && t.Counter>10){t.Start();}else{// 這里模擬計數，直到 Counter>10 再執行 Startwhile (t.Counter <= 10){// Do somethingt.Counter++；}t.Start();} }public?class?MyTask : Task {public?MyTask(Action action) : base(action){}public?int Counter { get; set; } }

同樣，TaskStatus.Created 狀態以外的狀態，我們叫它熱任務，熱任務一定是被調用了 Start 方法激活過的。

確保任務已激活

注意，所有從 TAP 方法返回的任務都必須被激活，比如下面這樣的代碼：

MyTask task = new(() => {Console.WriteLine("Do something."); });// 在其它地方調用 await task;

在 await 之前，任務沒有執行 Task.Start 激活，await 時程序就會一直等待下去。所以如果一個 TAP 方法內部使用 Task 構造函數來實例化要返回的 Task，那么 TAP 方法必須在返回 Task 對象之前對其調用 Start。

2任務取消

在 TAP 中，取消對于異步方法實現者和消費者來說都是可選的。如果一個操作允許取消，它就會暴露一個異步方法的重載，該方法接受一個取消令牌(CancellationToken 實例)。按照慣例，參數被命名為 cancellationToken。例如：

public Task ReadAsync(byte [] buffer, int offset, int count,CancellationToken cancellationToken)

異步操作會監控這個令牌是否有取消請求。如果收到取消請求，它可以選擇取消操作，如下面的示例通過 while 來監控令牌的取消請求：

static?void?Main(string[] args) {CancellationTokenSource source = new();CancellationToken token = source.Token;var task = DoWork(token);// 實際情況可能是在稍后的其它線程請求取消Thread.Sleep(100);source.Cancel();Console.WriteLine($"取消后任務返回的狀態：{task.Status}");Console.ReadKey(); }public?static Task DoWork(CancellationToken cancellationToken) {while (!cancellationToken.IsCancellationRequested){// Do something.Thread.Sleep(1000);return Task.CompletedTask;}return Task.FromCanceled(cancellationToken); }

如果取消請求導致工作提前結束，甚至還沒有開始就收到請求取消，則 TAP 方法返回一個以 Canceled 狀態結束的任務，它的 IsCompleted 屬性為 true，且不會拋出異常。當任務在 Canceled 狀態下完成時，任何在該任務注冊的延續任務仍都會被調用和執行，除非指定了諸如 NotOnCanceled 這樣的選項來選擇不延續。

但是，如果在異步任務在工作時收到取消請求，異步操作也可以選擇不立刻結束，而是等當前正在執行的工作完成后再結束，并返回 RanToCompletion 狀態的任務；也可以終止當前工作并強制結束，根據實際業務情況和是否生產異常結果返回 Canceled 或 Faulted 狀態。

對于不能被取消的業務方法，不要提供接受取消令牌的重載，這有助于向調用者表明目標方法是否可以取消。

3進度報告

幾乎所有異步操作都可以提供進度通知，這些通知通常用于用異步操作的進度信息更新用戶界面。

在 TAP 中，進度是通過 IProgress<T> 接口來處理的，該接口作為一個參數傳遞給異步方法。下面是一個典型的的使用示例：

static?void?Main(string[] args) {var progress = new Progress<int>(n =>{Console.WriteLine($"當前進度：{n}%");});var task = DoWork(progress);Console.ReadKey(); }public?static?async Task DoWork(IProgress<int> progress) {for (int i = 1; i <= 100; i++){await Task.Delay(100);if (i % 10 == 0){progress?.Report(i);};} }

輸出如下結果：

當前進度：10% 當前進度：20% 當前進度：30% 當前進度：40% 當前進度：50% 當前進度：60% 當前進度：70% 當前進度：80% 當前進度：90% 當前進度：100%

IProgress<T> 接口支持不同的進度實現，這是由消費代碼決定的。例如，消費代碼可能只關心最新的進度更新，或者希望緩沖所有更新，或者希望為每個更新調用一個操作，等等。所有這些選項都可以通過使用該接口來實現，并根據特定消費者的需求進行定制。例如，如果本文前面的 ReadAsync 方法能夠以當前讀取的字節數的形式報告進度，那么進度回調可以是一個 IProgress<long> 接口。

public Task ReadAsync(byte[] buffer, int offset, int count,IProgress<long> progress)

再如 FindFilesAsync 方法返回符合特定搜索模式的所有文件列表，進度回調可以提供工作完成的百分比和當前部分結果集，它可以用一個元組來提供這個信息。

public Task<ReadOnlyCollection<FileInfo>> FindFilesAsync(string pattern,IProgress<Tuple<double, ReadOnlyCollection<List<FileInfo>>>> progress)

或使用 API 特有的數據類型：

public Task<ReadOnlyCollection<FileInfo>> FindFilesAsync(string pattern,IProgress<FindFilesProgressInfo> progress)

如果 TAP 的實現提供了接受 IProgress<T> 參數的重載，它們必須允許參數為空，在這種情況下，不會報告進度。IProgress<T> 實例可以作為獨立的對象，允許調用者決定如何以及在哪里處理這些進度信息。

4Task.Yield 讓步

我們先來看一段 Task.Yield() 的代碼：

Task.Run(async () => {for(int i=0; i<10; i++){await Task.Yield();...} });

這里的 Task.Yield() 其實什么也沒干，它返回的是一個空任務。那 await 一個什么也沒做的空任務有什么用呢？

我們知道，對計算機來說，任務調度是根據一定的優先策略來安排線程去執行的。如果任務太多，線程不夠用，任務就會進入排隊狀態。而 Yield 的作用就是讓出等待的位置，讓后面排除的任務先行。它字面上的意思就是讓步，當任務做出讓步時，其它任務就可以盡快被分配線程去執行。舉個現實生活中的例子，就像你在排隊辦理業務時，好不容易到你了，但你的事情并不急，自愿讓出位置，讓其他人先辦理，自己假裝臨時有事到外面溜一圈什么事也沒干又回來重新排隊。默默地做了一次大善人。

Task.Yield() 方法就是在異步方法中引入一個讓步點。當代碼執行到讓步點時，就會讓出控制權，去線程池外面兜一圈什么事也沒干再回來重新排隊。

5定制異步任務后續操作

我們可以對異步任務執行完成的后續操作進行定制。常見的兩個方法是 ConfigureAwait 和 ContinueWith。

ConfigureAwait

我們先來看一段 Windows Form 中的代碼：

private?void?button1_Click(object sender, EventArgs e) {var content = CurlAsync().Result;... }private?async Task<string> CurlAsync() {using (var client = new HttpClient()){return await client.GetStringAsync("http://geekgist.com");} }

想必大家都知道 CurlAsync().Result 這句代碼在 Windows Form 程序中會造成死鎖。原因是 UI 主線程執行到這句代碼時，就開始等待異步任務的結果，處于阻塞狀態。而異步任務執行完后回來準備找 UI 線程繼續執行后面的代碼時，卻發現 UI 線程一直處于“忙碌”的狀態，沒空搭理回來的異步任務。這就造成了你等我，我又在等你的尷尬局面。

當然，這種死鎖的情況只會在 Winform 和早期的 ASP.NET WebForm 中才會發生，在 Console 和 Web API 應用中不會生產死鎖。

解決辦法很簡單，作為異步方法調用者，我們只需改用 await 即可：

private?async?void?button1_Click(object sender, EventArgs e) {var content = await CurlAsync();... }

在異步方法內部，我們也可以調用任務的 ConfigureAwait(false) 方法來解決這個問題。如：

private?async Task<string> CurlAsync() {using (var client = new HttpClient()){return await client.GetStringAsync("http://geekgist.com").ConfigureAwait(false);} }

雖然兩種方法都可行，但如果作為異步方法提供者，比如封裝一個通用庫時，考慮到難免會有新手開發者會使用 CurlAsync().Result，為了提高通用庫的容錯性，我們就可能需要使用 ConfigureAwait 來做兼容。

ConfigureAwait(false) 的作用是告訴主線程，我要去遠行了，你去做其它事情吧，不用等我。只要先確保一方不在一直等另一方，就能避免互相等待而造成死鎖的情況。

ContinueWith

ContinueWith 方法很容易理解，就是字面上的意思。作用是在異步任務執行完成后，安排后續要執行的工作。示例代碼：

private?void?Button1_Click(object sender, EventArgs e) {var backgroundScheduler = TaskScheduler.Default;var uiScheduler = TaskScheduler.FromCurrentSynchronizationContext();Task.Factory.StartNew(_ => DoBackgroundComputation(), backgroundScheduler).ContinueWith(_ => UpdateUI(), uiScheduler).ContinueWith(_ => DoAnotherBackgroundComputation(), backgroundScheduler).ContinueWith(_ => UpdateUIAgain(), uiScheduler); }

如上，可以一直鏈式的寫下去，任務會按照順序執行，一個執行完再繼續執行下一個。若其中一個任務返回的狀態是 Canceled 時，后續的任務也將被取消。這個方法有好些個重載，在實際用到的時候再查看文檔即可。

6總結

本文內容都是相對比較基礎的 TAP 異步操作知識點。C# 的 TAP 很強大，提供的 API 也很多，遠不止本文講的這些，都是圍繞 Task 轉的。關鍵是要理解好基礎操作，才能靈活使用更高級的功能。希望本文對你有所幫助。

參考：

https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/standard/asynchronous-programming-patterns/task-based-asynchronous-pattern-tap https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/standard/asynchronous-programming-patterns/implementing-the-task-based-asynchronous-pattern https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/standard/asynchronous-programming-patterns/consuming-the-task-based-asynchronous-pattern

總結

以上是生活随笔為你收集整理的[C#.NET 拾遗补漏]16：几个常见的TAP异步操作的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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