.NET進階篇06-async非同步、thread多線程3

知識需要不斷積累、總結和沉澱，思考和寫作是成長的催化劑梯子一、任務Task1、啟動任務2、阻塞延續3、任務層次結構4、枚舉參數5、任務取消6、任務結果7、異常二、並行Parallel1、Parallel.For()、Parallel.ForEach()2、Parallel.For3、Parall ...

知識需要不斷積累、總結和沉澱，思考和寫作是成長的催化劑

梯子

一、任務Task1、啟動任務2、阻塞延續3、任務層次結構4、枚舉參數5、任務取消6、任務結果7、異常二、並行Parallel1、Parallel.For()、Parallel.ForEach()2、Parallel.For3、Parallel.Invoke()4、PLinq三、非同步等待AsyncAwait1、簡單使用2、優雅3、最後

一、任務Task

System.Threading.Tasks在.NET4引入，前麵線程的API太多了，控制不方便，而ThreadPool控制能力又太弱，比如做線程的延續、阻塞、取消、超時等功能不太方便，所以Task就抽象了線程功能，在後臺使用ThreadPool

1、啟動任務

可以使用TaskFactory類或Task類的構造函數和Start()方法，委托可以提供帶有一個Object類型的輸入參數，所以可以給任務傳遞任意數據，還漏了一個常用的Task.Run

TaskFactory taskFactory = new TaskFactory();
taskFactory.StartNew(() => 
{
    Console.WriteLine($"tid={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId},datetime={DateTime.Now}");
});
Task.Factory.StartNew(() =>
{
    Console.WriteLine($"tid={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId},datetime={DateTime.Now}");
});
Task task = new Task(() =>
{
    Console.WriteLine($"tid={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId},datetime={DateTime.Now}");
});
task.Start();

只有Task類實例方式需要Start()去啟動任務，當然可以RunSynchronously()來同步執行任務，主線程會等待，就是用主線程來執行這個task任務

Task task = new Task(() =>
{
    Thread.Sleep(10000);
    Console.WriteLine($"tid={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId},datetime={DateTime.Now}");
});
task.RunSynchronously();

2、阻塞延續

在Thread中我們使用join來阻塞等待，在多個Thread時進行控制就不太方便。Task中我們使用實例方法Wait阻塞單個任務或靜態方法WaitAll和WaitAny阻塞多個任務

var task = new Task(() =>
{
    Thread.Sleep(5*1000);
    Console.WriteLine($"tid={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId},datetime={DateTime.Now}");
});
var task2 = new Task(() =>
{
    Thread.Sleep(10 * 1000);
    Console.WriteLine($"tid={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId},datetime={DateTime.Now}");
});
task.Start();
task2.Start();
//task.Wait();//單任務等待
//Task.WaitAny(task, task2);//任何一個任務完成就繼續
Task.WaitAll(task, task2);//任務都完成才繼續

如果不希望阻塞主線程，實現當一個任務或幾個任務完成後執行別的任務，可以使用Task靜態方法WhenAll和WhenAny,他們將返回一個Task，但這個Task不允許你控制，將會在滿足WhenAll和WhenAny里任務完成時自動完成，然後調用Task的ContinueWith方法，就可以在一個任務完成後緊跟開始另一個任務

Task.WhenAll(task, task2).ContinueWith((t) =>
{
    Console.WriteLine($"tid={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId},datetime={DateTime.Now}");
});

Task.Factory工廠中也存在類似ContinueWhenAll和ContinueWhenAny

3、任務層次結構

不僅可以在一個任務結束後執行另一個任務，也可以在一個任務內啟動一個任務，這就啟動了一個父子層次結構

var parentTask = new Task(()=> 
{
    Console.WriteLine($"parentId={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId},datetime={DateTime.Now}");
    Thread.Sleep(5*1000);
    var childTask = new Task(() =>
    {
        Thread.Sleep(10 * 1000);
        Console.WriteLine($"childId={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId},datetime={DateTime.Now}")
    });
    childTask.Start();
});
parentTask.Start();

如果父任務在子任務之前結束，父任務的狀態為WaitingForChildrenToComplete，當子任務也完成時，父任務的狀態就變為RanToCompletion，當然，在創建任務時指定TaskCreationOptions枚舉參數，可以控制任務的創建和執行的可選行為

4、枚舉參數

簡單介紹下創建任務中的TaskCreationOptions枚舉參數，創建任務時我們可以提供TaskCreationOptions枚舉參數，用於控制任務的創建和執行的可選行為的標誌

AttachedToParent：指定將任務附加到任務層次結構中的某個父級，意思就是建立父子關係，父任務必須等待子任務完成才可以繼續執行。和WaitAll效果一樣。上面例子如果在創建子任務時指定TaskCreationOptions.AttachedToParent，那麼父任務wait時也會等子任務的結束
DenyChildAttach：不讓子任務附加到父任務上
LongRunning：指定是長時間運行任務，如果事先知道這個任務會耗時比較長，建議設置此項。這樣，Task調度器會創建Thread線程，而不使用ThreadPool線程。因為你長時間占用ThreadPool線程不還，那它可能必要時會線上程池中開啟新的線程，造成調度壓力
PreferFairness：儘可能公平的安排任務，這意味著較早安排的任務將更可能較早運行，而較晚安排運行的任務將更可能較晚運行。實際通過把任務放到線程池的全局隊列中，讓工作線程去爭搶，預設是在本地隊列中。

另一個枚舉參數是ContinueWith方法中的TaskContinuationOptions枚舉參數，它除了擁有幾個和上面同樣功能的枚舉值外，還擁有控制任務的取消延續等功能

LazyCancellation：在延續取消的情況下，防止延續的完成直到完成先前的任務。什麼意思呢？

CancellationTokenSource source = new CancellationTokenSource();
source.Cancel();
var task1 = new Task(() => 
{
    Console.WriteLine($"task1 id={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId},datetime={DateTime.Now}");
});
var task2 = task1.ContinueWith(t =>
{
    Console.WriteLine($"task2 id={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId},datetime={DateTime.Now}");
},source.Token);
var task3 = task2.ContinueWith(t =>
{
    Console.WriteLine($"task3 id={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId},datetime={DateTime.Now}");
});
task1.Start();

上面例子我們企圖task1->task2->task3順序執行，然後通過CancellationToken來取消task2的執行。結果會是怎樣呢？結果task1和task3會並行執行（task3也是會執行的，而且是和task1並行，等於原來的一條鏈變成了兩條鏈），然後我們嘗試使用LazyCancellation，

var task2 = task1.ContinueWith(t =>
{
    Console.WriteLine($"task2 id={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId},datetime={DateTime.Now}");
},source.Token,TaskContinuationOptions.LazyCancellation,TaskScheduler.Current);

這樣，將會在task1執行完成後，task2才去判斷source.Token，為Cancel就不執行，接下來執行task3就保證了原來的順序

ExecuteSynchronously：指定應同步執行延續任務，比如上例中，在延續任務task2中指定此參數，則task2會使用執行task1的線程來執行，這樣防止線程切換，可以做些共有資源的訪問。不指定的話就隨機，但也能也用到task1的線程
NotOnRanToCompletion：延續任務必須在前面任務非完成狀態下執行
OnlyOnRanToCompletion：延續任務必須在前面任務完成狀態才能執行
NotOnFaulted，OnlyOnCanceled，OnlyOnFaulted等等

5、任務取消

在上篇使用Thread時，我們使用一個變數isStop標記是否取消任務，這種訪問共用變數的方式難免會出問題。task中提出CancellationTokenSource類專門處理任務取消，常見用法看下麵代碼註釋

CancellationTokenSource source = new CancellationTokenSource();//構造函數中也可指定延遲取消
//註冊一個取消時調用的委托
source.Token.Register(() =>
{
    Console.WriteLine("當前source已經取消，可以在這裡做一些其他事情（比如資源清理）...");
});
var task1 = new Task(() => 
{
    while (!source.IsCancellationRequested)
    {
        Console.WriteLine($"task1 id={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId},datetime={DateTime.Now}");
    }
},source.Token);
task1.Start();
//source.Cancel();//取消
source.CancelAfter(1000);//延時取消

6、任務結果

讓子線程返回結果，可以將信息寫入到線程安全的共用變數中去，或則使用可以返回結果的任務。使用Task的泛型版本Task<TResult>，就可以定義返回結果的任務。Task是繼承自Task的，Result獲取結果時是要阻塞等待直到任務完成返回結果的，內部判斷沒有完成則wait。通過TaskStatus屬性可獲得此任務的狀態是啟動、運行、異常還是取消等

var task = new Task<string>(() =>
{
     return "hello ketty";
});
task.Start();
string result = task.Result;

7、異常

可以使用AggregateException來接受任務中的異常信息，這是一個聚合異常繼承自Exception，可以遍歷獲取包含的所有異常，以及進行異常處理，決定是否繼續往上拋異常等

var task = Task.Factory.StartNew(() =>
{
    var childTask1 = Task.Factory.StartNew(() =>
    {
        throw new Exception("childTask1異常...");
    },TaskCreationOptions.AttachedToParent);
    var childTask12= Task.Factory.StartNew(() =>
    {
        throw new Exception("childTask2異常...");
    }, TaskCreationOptions.AttachedToParent);
});
try
{
    try
    {
        task.Wait();
    }
    catch (AggregateException ex)
    {
        foreach (var item in ex.InnerExceptions)
        {
            Console.WriteLine($"message{item.InnerException.Message}");
        }
        ex.Handle(x =>
        {
            if (x.InnerException.Message == "childTask1異常...")
            {
                return true;//異常被處理，不繼續往上拋了
            }
            return false;
        });
    }
}
catch (Exception ex)
{
    throw;
}

二、並行Parallel

1、Parallel.For()、Parallel.ForEach()

在.NET4中，另一個新增的抽象的線程時Parallel類。這個類定義了並行的for和foreach的靜態方法。Parallel.For()和Parallel.ForEach()方法多次調用一個方法，而Parallel.Invoke()方法允許同時調用不同的方法。首先Parallel是會阻塞主線程的，它將讓主線程也參與到任務中
Parallel.For()類似於for允許語句，並行迭代同一個方法，迭代順序沒有保證的

ParallelLoopResult result = Parallel.For(0, 10, i =>
{
    Console.WriteLine($"{i} task:{Task.CurrentId} thread:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
});
Console.WriteLine(result.IsCompleted);

也可以提前中斷Parallel.For()方法。For()方法的一個重載版本接受Action<int,parallelloopstate style="font-size: inherit; color: inherit; line-height: inherit; margin: 0px; padding: 0px;">類型參數。一般不使用，像下麵這樣，本想大於5就停止，但實際也可能有大於5的任務已經在跑了。可以通過ParallelOptions傳入允許最大線程數以及取消Token等

ParallelLoopResult result = Parallel.For(0, 10,