自定義一個簡單的Task調度器、任務迴圈調度器、TaskScheduler

来源:https://www.cnblogs.com/youlicc/archive/2023/05/17/17403429.html
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前言: 自從接觸非同步(async await Task)操作後,始終都不明白,這個Task調度的問題。 接觸Quartz.net已經很久了,只知道它實現了一套Task調度的方法,自己跟著Quartz.net源代碼寫了遍,調試後我算是明白了Task調度的一部分事( )。 春風來不遠,只在屋東頭。 理解 ...


前言:

  自從接觸非同步(async await  Task)操作後,始終都不明白,這個Task調度的問題。

  接觸Quartz.net已經很久了,只知道它實現了一套Task調度的方法,自己跟著Quartz.net源代碼寫了遍,調試後我算是明白了Task調度的一部分事( )。

  春風來不遠,只在屋東頭。

  理解Task運行,請參考大佬文章 https://www.cnblogs.com/artech/p/task_scheduling.html ,推薦大佬的書。

  直到我看Quartz.net源代碼中的任務調度 “QueuedTaskScheduler”,我才搞明白了,如何寫一個簡單的任務調度器,或者說線程如何執行代碼,才不會造成死迴圈,CPU吃滿等問題,下麵代碼有的直接從quartz.net copy過來的。

BlockingCollection類

  微軟文檔 https://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/standard/collections/thread-safe/blockingcollection-overview

  個人博客,中文解釋通俗易懂 https://www.cnblogs.com/gl1573/p/14595985.html

  BlockingCollection 提供一個很重要的“阻塞”功能。

TaskScheduler類

  TaskScheduler 直譯過來:表示一個對象,該對象處理將任務排隊到線程上的低級工作。

  該類為抽象類,其真正意義在於“對Task任務的編排”

基於TaskScheduler類實現自定義的“Task隊列調度器”

  源代碼,我的倉庫 https://github.com/qiqiqiyaya/Learning-Case/tree/main/TaskScheduler/AspNet6TaskScheduler

  1.定義一個存儲Task的隊列容器,使用BlockingCollection容器來添加Task,為什麼使用BlockingCollection,後面會解釋

        /// <summary>The collection of tasks to be executed on our custom threads.</summary>
        private readonly BlockingCollection<Task> _blockingTaskQueue;

  2.定義CancellationTokenSource變數,用於釋放。通常就是調用 CancellationToken.ThrowIfCancellationRequested() ,拋出一個 “OperationCanceledException”的異常,使正在執行的Task任務停止。

  3.創建Thread數組,用於存儲創建出的Thread

        /// <summary>The threads used by the scheduler to process work.</summary>
        private readonly Thread[] _threads;

   4.自定義一個類QueuedTaskScheduler,繼承 “TaskScheduler”,“IDisposable”

public class QueuedTaskScheduler: System.Threading.Tasks.TaskScheduler, IDisposable

    實現構造函數

        public QueuedTaskScheduler(int threadCount)
        {
            _threadCount = threadCount;
            _blockingTaskQueue = new BlockingCollection<Task>();

            // create threads
            _threads = new Thread[threadCount];
            for (int i = 0; i < threadCount; i++)
            {
                _threads[i] = new Thread(ThreadBasedDispatchLoop)
                {
                    Priority = ThreadPriority.Normal,
                    IsBackground = true,
                    Name = $"threadName ({i})"
                };
            }

            // start
            foreach (var thread in _threads)
            {
                thread.Start();
            }
        }

    在構造函數中創建,並啟動“Thread”,構造函數接收一個“線程數量的參數”,控制開啟的線程數。

    Thread中實現的委托為“ThreadBasedDispatchLoop”,其表達意思是“基於迴圈的調度”。

  5.重點來了,具體看下“ThreadBasedDispatchLoop”方法的實現

ThreadBasedDispatchLoop實現

         /// <summary>The dispatch loop run by all threads in this scheduler.</summary>
        private void ThreadBasedDispatchLoop()
        {
            _taskProcessingThread.Value = true;

            try
            {
                // If a thread abort occurs, we'll try to reset it and continue running.
                while (true)
                {
                    try
                    {
                        // For each task queued to the scheduler, try to execute it.
                        foreach (var task in _blockingTaskQueue.GetConsumingEnumerable(_disposeCancellation.Token))
                        {
                            TryExecuteTask(task);
                        }
                    }
                    catch (ThreadAbortException)
                    {
                        // If we received a thread abort, and that thread abort was due to shutting down
                        // or unloading, let it pass through.  Otherwise, reset the abort so we can
                        // continue processing work items.
                        if (!Environment.HasShutdownStarted && !AppDomain.CurrentDomain.IsFinalizingForUnload())
                        {
#pragma warning disable SYSLIB0006
                            Thread.ResetAbort();
#pragma warning restore SYSLIB0006
                        }
                    }
                }
            }
            catch (OperationCanceledException)
            {
                // If the scheduler is disposed, the cancellation token will be set and
                // we'll receive an OperationCanceledException.  That OCE should not crash the process.
            }
            finally
            {
                _taskProcessingThread.Value = false;
            }
        }

    在外層套一層try catch捕獲 CancellationTokenSource 變數,取消操作(CancellationTokenSource.Cancel())產生的異常,並且忽略該異常。

    其中使用while(true),無限迴圈執行,?????奇了怪了,為什麼以前寫代碼時,while(true)寫了,會直接把CPU吃滿,程式搞奔潰呢????

    關鍵點就在於

    當_blockingTaskQueue.GetConsumingEnumerable(_disposeCancellation.Token)執行時,如果_blockingTaskQueue容器中沒有元素時,執行就會被“阻塞”,這種阻塞不會造成或者造成很小的資源浪費。

    當_blockingTaskQueue有值時,阻塞就會停止,_blockingTaskQueue.GetConsumingEnumerable(_disposeCancellation.Token)執行,返回一個Task對象,然後開始執行 TryExecuteTask(task) ,執行Task。

  6.繼承 “TaskScheduler”後需要實現的幾個方法

    

GetScheduledTasks

         protected override IEnumerable<Task>? GetScheduledTasks()
        {
            return _blockingTaskQueue.ToList();
        }

    GetScheduledTasks 返回需要被調度的 Tasks

QueueTask

         protected override void QueueTask(Task task)
        {
            // QueuedTaskScheduler 釋放時,禁止向隊列中添加Task
            if (_disposeCancellation.IsCancellationRequested)
            {
                throw new ObjectDisposedException(GetType().Name);
            }

            _blockingTaskQueue.Add(task);
        }

    QueueTask 將排隊等候的Task加入到 “_blockingTaskQueue”隊列變數中

TryExecuteTaskInline

         protected override bool TryExecuteTaskInline(Task task, bool taskWasPreviouslyQueued)
        {
            // If we're already running tasks on this threads, enable inlining
            return _taskProcessingThread.Value && TryExecuteTask(task);
        }

    意思是,參數task是否在此線程上運行,請查看ThreadBasedDispatchLoop方法。

    “ThreadLocal<bool>” 該類型變數聲明生命周期跟隨 “構造函數”中啟動的線程,且每一個線程單獨一個變數,值存儲線上程上。

    自此自定義“Task調度器”完成。

啟動,運行QueuedTaskScheduler

  

  1. 創建 QueuedTaskScheduler ,其中用於執行Task的線程數為 1

  2.創建 Task ,並將其加入到指定的 Task調度器中。

  3.調試一下

    A. 創建 QueuedTaskScheduler ,創建 線程 “Thread” ,並啟動線程

    

     B. 調試過程 

      

       當 _blockingTaskQueue沒有Task時,執行到 _blockingTaskQueue.GetConsumingEnumerable(_disposeCancellation.Token) 就會阻塞。

自此 自定義TaskScheduler完成。

我的源代碼 https://github.com/qiqiqiyaya/Learning-Case/tree/main/TaskScheduler/AspNet6TaskScheduler 

本文來自博客園,作者:youliCC,轉載請註明原文鏈接:https://www.cnblogs.com/youlicc/p/17403429.html


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