Asp.Net Core 輕鬆學-多線程之Task快速上手

来源:https://www.cnblogs.com/viter/archive/2018/12/31/10201228.html
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任何使用 async/await 進行修飾的方法，都會被認為是一個非同步方法；實際上，這些非同步方法都是基於隊列的線程任務，從你開始使用 Task 去運行一段代碼的時候，實際上就相當於開啟了一個線程，預設情況下，這個線程數由線程池 ThreadPool 進行管理的。 ...


前言

    Task是從 .NET Framework 4 開始引入的一項基於隊列的非同步任務（TAP）模式，從 .NET Framework 4.5 開始，任何使用 async/await 進行修飾的方法，都會被認為是一個非同步方法；實際上，這些非同步方法都是基於隊列的線程任務，從你開始使用 Task 去運行一段代碼的時候，實際上就相當於開啟了一個線程，預設情況下，這個線程數由線程池 ThreadPool 進行管理的。

1. Task 的使用方法

Task 的使用用方法非常簡單，一行代碼就可以開始一個非同步任務

1.1 最簡單的使用方式

       static void EasyTask()
        {
            // 執行一個無返回值的任務
            Task.Run(() =>
            {
                Console.WriteLine("runing...");
            });

            // 執行一個返回 int 類型結果的任務
            Task.Run<int>(() =>
            {
                return new Random().Next();
            });

            // 聲明一個任務，僅聲明，不執行
            Task t = new Task(() =>
            {
                Console.WriteLine("");
            });
        }

上面的代碼看起來非常簡單，只需要一行代碼就完成了一個非同步任務線程，先不要去深究其背後的原理，對於新手來說，先解決能用，再去瞭解為什麼可以這樣使用，不然，一開始就失去了學習的信心

2.1 使用 TaskFactory 工廠開始非同步任務

        static void Factory()
        {
            List<Task<int>> tasks = new List<Task<int>>();
            TaskFactory factory = new TaskFactory();
            tasks.Add(factory.StartNew<int>(() =>
           {
               return 1;
           }));
            tasks.Add(factory.StartNew<int>(() =>
            {
                return 2;
            }));

            foreach (var t in tasks)
            {
                Console.WriteLine("Task:{0}", t.Result);
            }
        }

上面的代碼使用 TaskFactory 創建並運行了兩個非同步任務，同時把這兩個任務加入了任務列表 tasks 中，然後立即迭代此 tasks 獲取非同步任務的執行結果，使用 TaskFactory 工廠類，可以創建一組人物，然後依次執行它們

2.3 執行上面的代碼，輸出結果如下

3. 處理 Task 中的異常

非同步任務中發生異常會導致任務拋出 TaskCancelException 的異常，僅表示任務退出，程式應當捕獲該異常；然後，立即調用 Task 進行狀態判斷，獲取內部異常

3.1 模擬拋出異常
        static void SimpleTask()
        {
            var task = Task.Run(() =>
            {
                Console.WriteLine("SimpleTask");
                Task.Delay(1000).Wait();
                throw new Exception("SimpleTask Error");
            });
            try
            {
                task.Wait();
            }
            catch (Exception ex)
            {
                Console.WriteLine(ex.Message);
            }
             if (task.IsCompletedSuccessfully)
            {
                Console.WriteLine("IsCompleted");
            }
        }

上面的代碼模擬了 Task 內部發生的異常，並捕獲了異常，通常情況下，推薦使用 Task 的任務狀態判斷以進行下一步的任務處理（如果需要），如果僅僅是簡單的執行一個非同步任務，直接捕獲異常即可，這裡使用了狀態判斷，如果任務已完成，則列印一則消息：IsCompleted；很明顯，在上面的代碼中，此 “IsCompleted” 消息並不會被列印到控制台
註意，這裡使用了 task.IsCompletedSuccessfully 而不是 task.IsCompleted，這兩者的區別在於，前者只有在任務正常執行完成，無異常，無中途退出指令的情況下才會表示已完成，而 task.IsCompleted 則僅僅表示“任務完成”

3.2 執行程式，輸出結果

4. 同步上下文

在 WinForm/WPF 應用程式中，也常常需要在 UI 上開闢非同步任務，通常情況下，窗體控制項僅允許創建其的線程訪問，在沒有 Task 的時代，處理非同步上下文到同步上下文是一件非常複雜的事情，在 Task 出現以後，提供了 TaskScheduler 任務調度器，讓我們可以非常方便的在非同步線程中訪問 UI 線程的資源

4.1 獲取當前線程上下文對象
 static void TaskSynchronizationContext()
        {
            var UISyncContext = TaskScheduler.FromCurrentSynchronizationContext();

            var t1 = Task.Factory.StartNew<int>(() =>
               {
                   return 1;
               });
            t1.ContinueWith((atnt) =>
            {
                // 從這裡訪問 UI 線程的資源
                Console.WriteLine("從這裡訪問 UI 線程的資源");

            }, UISyncContext);
        }

從上面的代碼可以發現，僅僅需要調用 TaskScheduler.FromCurrentSynchronizationContext() 獲得當前線程的同步上下文，然後在執行非同步任務的時候傳入，即可訪問當前線程創建的 UI 資源

5. Task 的運行方式

5.1 基於 ThreadPool 線程池的方式

一個非同步任務總是處於隊列中，任務隊列基於先進先出的原則，最新進入隊列的任務總是最先被執行；但是，在多線程的環境下，最先執行並不意味著最先結束，意識到這一點很重要，每個任務可調度的資源和處理的進度決定了任務的完成時間。
預設情況下，所有的任務都使用 ThreadPool 的資源，當你開啟一個 Task 的時候，實際上，是由 ThreadPool 分配了一個線程，ThreadPool 的上限取決於很多方面的因素，例如虛擬記憶體的大小，當 Task 開啟的數量超過ThreadPool 的上限的時候，Task 將進入排隊狀態，可以手動設置 ThreadPool 的大小

        static void SetThreadPool()
        {
            var available = ThreadPool.SetMaxThreads(8, 16);
            Console.WriteLine("Result:{0}", available);
        }

上面的代碼表示設置當前程式可使用的線程池大小，但是，SetMaxThreads 的值不應該小於托管伺服器的 CPU 核心數量，否則，變數 available 的值將顯示為 false，表示未成功設置線程池上限
註意：ThreadPool 上的所有線程都是後臺線程，也就是說，其IsBackground屬性是true，在托管程式退出後，ThreadPool 也將會退出。

5.2 長時間運行於後臺的任務

在創建 Task 的時候，我們可能需要做一些長時間運行的業務，這個時候如果使用預設的 ThreadPool 資源，在併發狀態下，這是不合適的，因為該任務總是長時間的占用線程池中的資源，導致線程池數量受限，這種情況下，可以在創建任務的時候使用指定 TaskCreationOptions.LongRunning 方式創建 Task

 static void LongTask()
        {
            Task.Factory.StartNew(() =>
            {
                Console.WriteLine("LongRunning Task");
            }, TaskCreationOptions.LongRunning);
        }

上面的代碼看起來和創建普通的 Task 任務並沒有多大的區別，唯一不同的是，在參數中傳入了 TaskCreationOptions.LongRunning，指定這個是一個 LongRunning 類型的任務，當TaskFactory 收到這樣一個類型的任務時，將會為這個任務開闢一個獨立的線程，而不是從 ThreadPool 中創建

6. 有條件的 Task

Task 內部提供多種多樣的基於隊列的鏈式任務管理方法，通過使用這些快捷方式，可以讓非同步隊列有序的執行，比如ContinueWith()，ContinueWhenAll()，ContinueWhenAny(),WaitAll()，WaitAny()，WhenAll(),WhenAny()

6.1 使用演示
 static void WithTask()
        {
            var order1 = Task.Run(() =>
            {
                Console.WriteLine("Order 1");
            });

            // 匿名委托將等待 order1 執行完成後執行，並將 order1 對象作為參數傳入
            order1.ContinueWith((task) =>
            {
                Console.WriteLine("Order 1 Is Completed");
            });

            var t1 = Task.Run(() => { Task.Delay(1500).Wait(); Console.WriteLine("t1"); });
            var t2 = Task.Run(() => { Task.Delay(2000).Wait(); Console.WriteLine("t2"); });
            var t3 = Task.Run(() => { Task.Delay(3000).Wait(); Console.WriteLine("t3"); });
            Task.WaitAll(t1, t2, t3);
            // t1,t2,t3 完成後輸出下麵的消息
            Console.WriteLine("t1,t2,t3 Is Complete");

            var t4 = Task.Run(() => { Task.Delay(1500).Wait(); Console.WriteLine("t4"); });
            var t5 = Task.Run(() => { Task.Delay(2000).Wait(); Console.WriteLine("t5"); });
            var t6 = Task.Run(() => { Task.Delay(3000).Wait(); Console.WriteLine("t6"); });
            Task.WaitAny(t4, t5, t6);
            // 當任意任務完成時，輸出下麵的消息，目前按延遲時間計算，在 t4 完成後立即輸出下麵的信息
            Console.WriteLine("t4,t5,t6 Is Complete");

            var t7 = Task.Run(() => { Task.Delay(1500).Wait(); Console.WriteLine("t7"); });
            var t8 = Task.Run(() => { Task.Delay(2000).Wait(); Console.WriteLine("t8"); });
            var t9 = Task.Run(() => { Task.Delay(3000).Wait(); Console.WriteLine("t9"); });
            var whenAll = Task.WhenAll(t7, t8, t9);
            // WhenAll 不會等待，所以這裡必須顯示指定等待
            whenAll.Wait();
            // 當所有任務完成時，輸出下麵的消息
            Console.WriteLine("t7,t8,t9 Is Complete");

            var t10 = Task.Run(() => { Task.Delay(1500).Wait(); Console.WriteLine("t10"); });
            var t11 = Task.Run(() => { Task.Delay(2000).Wait(); Console.WriteLine("t11"); });
            var t12 = Task.Run(() => { Task.Delay(3000).Wait(); Console.WriteLine("t12"); });
            var whenAny = Task.WhenAll(t10, t11, t12);
            // whenAny 不會等待，所以這裡必須顯示指定等待
            whenAny.Wait();
            // 當任意任務完成時，輸出下麵的消息，目前按延遲時間計算，在 t10 完成後立即輸出下麵的信息
            Console.WriteLine("t10,t11,t12 Is Complete");
        }
6.2 執行上面的代碼，輸出結果如下

值得註意的是，當調用 WhenAll 方法時，會返回執行任務的狀態，此狀態是所有任務的統一狀態，如果執行了 3 個任務，而其中一個出錯，則返回任務狀態表示為：Faulted，如果任意任務被取消，則狀態為：Canceled；
當調用 WhenAny() 方法時，表示任意任務完成即可表示完成，此時，會返回最先完成的任務信息
註意：WhenAll 和 WhenAny 方法正常執行，無異常，無取消，則所返回的完成狀態表示為：RanToCompletion

結束語

  • 本章簡要介紹了基於隊列的非同步任務（TAP）使用方式
  • 介紹了TAP 運行的方式、以及異常處理
  • 同時還介紹瞭如何使用 UI 線程同步上下文對象，以及有條件使用 TAP 的各種方法

示例代碼下載

https://files.cnblogs.com/files/viter/Ron.TaskDemo.zip


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