8天玩转并行开发——第二天 Task的使用

     

     在我们了解Task之前，如果我们要使用多核的功能可能就会自己来开线程，然而这种线程模型在.net 4.0之后被一种称为基于

“任务的编程模型”所冲击，因为task会比thread具有更小的性能开销，不过大家肯定会有疑惑，任务和线程到底有什么区别？

1：任务是架构在线程之上的，也就是说任务最终还是要抛给线程去执行。

2：任务跟线程不是一对一的关系，比如开10个任务并不是说会开10个线程，这一点任务有点类似线程池，但是任务相比线程池有很小

      的开销和精确的控制。

一：Task

1. 最简单的使用

  开启task有两种方式:

<1> 实例化Task

   //第一种方式开启
        var task1 = new Task(() =>
        {
            Run1();
        });

<2>从工厂中创建

  var task2 = Task.Factory.StartNew(() =>
            {
                Run2();
            });

是的，同样两种方法都可以创建，我们肯定会想两者是不是多多少少有点区别呢？好的，下面我们举个例子看分晓。

using System;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
using System.Diagnostics;
using System.Collections.Generic;

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        //第一种方式开启
        var task1 = new Task(() =>
        {
            Run1();
        });

        //第二种方式开启
        var task2 = Task.Factory.StartNew(() =>
            {
                Run2();
            });

        Console.WriteLine("调用start之前****************************\n");

        //调用start之前的“任务状态”
        Console.WriteLine("task1的状态:{0}", task1.Status);

        Console.WriteLine("task2的状态:{0}", task2.Status);

        task1.Start();

        Console.WriteLine("\n调用start之后****************************");

        //调用start之前的“任务状态”
        Console.WriteLine("\ntask1的状态:{0}", task1.Status);

        Console.WriteLine("task2的状态:{0}", task2.Status);

        //主线程等待任务执行完
        Task.WaitAll(task1, task2);

        Console.WriteLine("\n任务执行完后的状态****************************");

        //调用start之前的“任务状态”
        Console.WriteLine("\ntask1的状态:{0}", task1.Status);

        Console.WriteLine("task2的状态:{0}", task2.Status);

        Console.Read();
    }

    static void Run1()
    {
        Thread.Sleep(1000);
        Console.WriteLine("\n我是任务1");
    }

    static void Run2()
    {
        Thread.Sleep(2000);
        Console.WriteLine("我是任务2");
    }
}

①：从图中可以看出两种task实例的简略生命周期。

Created：表示默认初始化任务，但是我们发现“工厂创建的”实例直接跳过。

WaitingToRun: 这种状态表示等待任务调度器分配线程给任务执行。

RanToCompletion：任务执行完毕。

②：我们发现task的使用跟Thread很相似，就连waitAll的方法使用也一样，刚才也说了，任务是架构在线程之上，那么我们用VS里面的

      “并行任务”看一看，快捷键Ctrl+D，K，或者找到“调试"->"窗口“->"并行任务“，我们在WaitAll方法处插入一个断点，最终我们发现

      任务确实托管给了线程。

2. 取消任务

   我们知道task是并行计算的，比如说主线程在某个时刻由于某种原因要取消某个task的执行，我们能做到吗? 当然我们可以做到。

在4.0中给我们提供一个“取消标记”叫做CancellationTokenSource.Token，在创建task的时候传入此参数，就可以将主线程和任务相

关联，然后在任务中设置“取消信号“叫做ThrowIfCancellationRequested来等待主线程使用Cancel来通知，一旦cancel被调用。task将会

抛出OperationCanceledException来中断此任务的执行，最后将当前task的Status的IsCanceled属性设为true。看起来是不是很抽象，

没关系，上代码说话。

using System;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
using System.Diagnostics;
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        var cts = new CancellationTokenSource();
        var ct = cts.Token;

        Task task1 = new Task(() => { Run1(ct); }, ct);

        Task task2 = new Task(Run2);

        try
        {
            task1.Start();
            task2.Start();

            Thread.Sleep(1000);

            cts.Cancel();

            Task.WaitAll(task1, task2);
        }
        catch (AggregateException ex)
        {
            foreach (var e in ex.InnerExceptions)
            {
                Console.WriteLine("\nhi,我是OperationCanceledException：{0}\n", e.Message);
            }

            //task1是否取消
            Console.WriteLine("task1是不是被取消了？ {0}", task1.IsCanceled);
            Console.WriteLine("task2是不是被取消了？ {0}", task2.IsCanceled);
        }

        Console.Read();
    }

    static void Run1(CancellationToken ct)
    {
        ct.ThrowIfCancellationRequested();

        Console.WriteLine("我是任务1");

        Thread.Sleep(2000);

        ct.ThrowIfCancellationRequested();

        Console.WriteLine("我是任务1的第二部分信息");
    }

    static void Run2()
    {
        Console.WriteLine("我是任务2");
    }
}

从图中可以看出

①：Run1中的Console.WriteLine("我是任务1的第二部分信息"); 没有被执行。

②：Console.WriteLine("task1是不是被取消了？ {0}", task1.IsCanceled); 状态为True。

也就告诉我们Run1中途被主线程中断执行，我们coding的代码起到效果了。

3. 获取任务的返回值

  我们以前写线程的时候注册的方法一般都是void类型，如果主线程要从工作线程中获取数据一般采用的手段是“委托+事件”的模式，然而

在Task中有两种方式可以解决。

<1>  现在我们的实例化是采用Task<TResult>的形式，其中TResult就是当前task执行后返回的结果，下面举得例子是t2任务获取

         t1的执行结果。

using System;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
using System.Diagnostics;
using System.Collections.Generic;

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        //执行task1
        var t1 = Task.Factory.StartNew<List<string>>(() => { return Run1(); });

        t1.Wait();

        var t2 = Task.Factory.StartNew(() =>
        {
            Console.WriteLine("t1集合中返回的个数：" + string.Join(",", t1.Result));
        });

        Console.Read();
    }

    static List<string> Run1()
    {
        return new List<string> { "1", "4", "8" };
    }
}

<2>采用ContinueWith方法，很有意思，现在我们将上面的方法改造一下。

using System;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
using System.Diagnostics;
using System.Collections.Generic;

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        //执行task1
        var t1 = Task.Factory.StartNew<List<string>>(() => { return Run1(); });

        var t2 = t1.ContinueWith((i) =>
        {
            Console.WriteLine("t1集合中返回的个数：" + string.Join(",", i.Result));
        });

        Console.Read();
    }

    static List<string> Run1()
    {
        return new List<string> { "1", "4", "8" };
    }
}

4：ContinueWith结合WaitAll来玩一把

    当这两者结合起来，我们就可以玩一些复杂一点的东西，比如说现在有7个任务，其中t1需要串行，t2-t3可以并行，t4需要串行，t5-t6并行，

t7串行。

好了，我们上一下代码说话，下面代码没有实际意思，纯属演示。

using System;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
using System.Diagnostics;
using System.Collections.Generic;
using System.Collections.Concurrent;

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        ConcurrentStack<int> stack = new ConcurrentStack<int>();

        //t1先串行
        var t1 = Task.Factory.StartNew(() =>
        {
            stack.Push(1);
            stack.Push(2);
        });

        //t2,t3并行执行
        var t2 = t1.ContinueWith(t =>
        {
            int result;

            stack.TryPop(out result);
        });

        //t2,t3并行执行
        var t3 = t1.ContinueWith(t =>
        {
            int result;

            stack.TryPop(out result);
        });

        //等待t2和t3执行完
        Task.WaitAll(t2, t3);


        //t4串行执行
        var t4 = Task.Factory.StartNew(() =>
        {
            stack.Push(1);
            stack.Push(2);
        });

        //t5,t6并行执行
        var t5 = t4.ContinueWith(t =>
        {
            int result;

            stack.TryPop(out result);
        });

        //t5,t6并行执行
        var t6 = t4.ContinueWith(t =>
        {
            int result;

            //只弹出，不移除
            stack.TryPeek(out result);
        });

        //临界区：等待t5，t6执行完
        Task.WaitAll(t5, t6);

        //t7串行执行
        var t7 = Task.Factory.StartNew(() =>
        {
            Console.WriteLine("当前集合元素个数：" + stack.Count);
        });

        Console.Read();
    }
}