使用任务并行库,当中的多线程_任务并行库

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使用任务并行库,当中的多线程_任务并行库

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复习:

  • 1.1
    简介
  • 1.2
    创设义务
  • 1.3
    使用任务试行基本的操作
  • 1.4
    组合职分
  • 1.5
    将APM情势调换为职责
  • 1.6
    将EAP方式变换为天职
  • 1.7
    落成撤销选项
  • 1.8
    管理职分中的相当
  • 1.9
    互相运维任务
  • 1.10
    使用TaskScheduler配置职务试行
  • 参照他事他说加以考察书籍
  • 作者水平有限,假使不当应接各位研究指正!

其三章内容中大家关系了两种异步编制程序模型,这里大约复习一下,分别如下


1.APM(异步编程格局卡塔 尔(英语:State of Qatar):形如Beginxxx,Endxxx。

本体系首页链接:[C#多线程编制程序类别(少年老成卡塔 尔(阿拉伯语:قطر‎-
简要介绍 ]

2.EAP(基于事件的异步编制程序格局卡塔 尔(阿拉伯语:قطر‎:那么些大家在.net中选择到了BackgroudWorker组件,使用方法是通过事件绑定管理的主意。


3.TPL(基于职责的异步编制程序方式卡塔尔国:那几个就能够用到职务并行库。

1.1 简介

在前头的多少个章节中,就线程的选取和多线程相关的源委张开了介绍。因为线程涉及到异步、同步、万分传递等难点,所以在项目中应用二十四线程的代价是比较高昂的,须求编写制定大批量的代码来完结科学和强健性。

为了消除那样局地的标题,在.Net Framework 4.0中引进了四个关于一步操作的API。它称作职责并行库(Task
Parallel
Library)
。然后在.Net Framwork 4.5中对它实行了细微的订正,本文的案例都是用风尚版本的TPL库,何况我们仍然为能够使用C#
5.0的新性格await/async来简化TAP编制程序,当然那是现在才介绍的。

TPL内部使用了线程池,可是效能更加高。在把线程归还回线程池从前,它会在同一线程中各种试行稍稍Task,那样幸免了大器晚成部分小职分上下文切换浪费时间片的难点。

职务是指标,在这之中封装了以异步格局试行的行事,不过委托也是包裹了代码的对象。任务和寄托的界别在于,委托是同步的,而职责是异步的。

在本章中,我们将构和论哪边行使TPL库来张开职务之间的构成同步,怎样将残余的APM和EAP情势调换为TPL情势等等。

 

1.2 创立任务

在本节中,主借使亲自过问了怎么着创造二个职分。其主要使用了System.Threading.Tasks命名空间下的Task类。该类能够被实例化而且提供了黄金时代组静态方法,能够方便急速的创设职务。

在上面实例代码中,分别延时了三种见惯司空的职责创建格局,况兼创办义务是能够钦赐任务创立的选项,进而完毕最优的创办方式。

TaskCreationOptions中总共有7个枚举,枚举是足以采纳|运算符组合定义的。其枚举如下表所示。

成员名称 说明
AttachedToParent 指定将任务附加到任务层次结构中的某个父级。 默认情况下,子任务(即由外部任务创建的内部任务)将独立于其父任务执行。 可以使用 TaskContinuationOptions.AttachedToParent 选项以便将父任务和子任务同步。请注意,如果使用 DenyChildAttach 选项配置父任务,则子任务中的 AttachedToParent 选项不起作用,并且子任务将作为分离的子任务执行。有关详细信息,请参阅附加和分离的子任务
DenyChildAttach 指定任何尝试作为附加的子任务执行(即,使用 AttachedToParent 选项创建)的子任务都无法附加到父任务,会改成作为分离的子任务执行。 有关详细信息,请参阅附加和分离的子任务
HideScheduler 防止环境计划程序被视为已创建任务的当前计划程序。 这意味着像 StartNew 或 ContinueWith 创建任务的执行操作将被视为 Default 当前计划程序。
LongRunning 指定任务将是长时间运行的、粗粒度的操作,涉及比细化的系统更少、更大的组件。 它会向 TaskScheduler 提示,过度订阅可能是合理的。 可以通过过度订阅创建比可用硬件线程数更多的线程。 它还将提示任务计划程序:该任务需要附加线程,以使任务不阻塞本地线程池队列中其他线程或工作项的向前推动。
None 指定应使用默认行为。
PreferFairness 提示 TaskScheduler 以一种尽可能公平的方式安排任务,这意味着较早安排的任务将更可能较早运行,而较晚安排运行的任务将更可能较晚运行。
RunContinuationsAsynchronously 强制异步执行添加到当前任务的延续任务。请注意,RunContinuationsAsynchronously 成员在以 .NET Framework 4.6 开头的 TaskCreationOptions 枚举中可用。
static void Main(string[] args)
{
    // 使用构造方法创建任务
    var t1 = new Task(() => TaskMethod("Task 1"));
    var t2 = new Task(() => TaskMethod("Task 2"));

    // 需要手动启动
    t2.Start();
    t1.Start();

    // 使用Task.Run 方法启动任务  不需要手动启动
    Task.Run(() => TaskMethod("Task 3"));

    // 使用 Task.Factory.StartNew方法 启动任务 实际上就是Task.Run
    Task.Factory.StartNew(() => TaskMethod("Task 4"));

    // 在StartNew的基础上 添加 TaskCreationOptions.LongRunning 告诉 Factory该任务需要长时间运行
    // 那么它就会可能会创建一个 非线程池线程来执行任务  
    Task.Factory.StartNew(() => TaskMethod("Task 5"), TaskCreationOptions.LongRunning);

    ReadLine();
}

static void TaskMethod(string name)
{
    WriteLine($"任务 {name} 运行,线程 id {CurrentThread.ManagedThreadId}. 是否为线程池线程: {CurrentThread.IsThreadPoolThread}.");
}

运维结果如下图所示。

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4.1 简介

1.3 使用任务履行基本的操作

在本节中,使用职分试行基本的操作,况兼赢得义务实行到位后的结果值。本节内容比较简单,在这不做过多介绍。

躬体力行代码如下,在主线程中要收获结果值,常用的诀窍正是拜谒task.Result质量,借使职责线程还未试行实现,那么会阻塞主线程,直到线程施行完。假如职责线程推行达成,那么将一直得到运算的结果值。

Task 3中,使用了task.Status来打字与印刷线程的景色,线程每一种情状的切实意思,就要下后生可畏节中介绍。

static void Main(string[] args)
{
    // 直接执行方法 作为参照
    TaskMethod("主线程任务");

    // 访问 Result属性 达到运行结果
    Task<int> task = CreateTask("Task 1");
    task.Start();
    int result = task.Result;
    WriteLine($"运算结果: {result}");

    // 使用当前线程,同步执行任务
    task = CreateTask("Task 2");
    task.RunSynchronously();
    result = task.Result;
    WriteLine($"运算结果:{result}");

    // 通过循环等待 获取运行结果
    task = CreateTask("Task 3");
    WriteLine(task.Status);
    task.Start();

    while (!task.IsCompleted)
    {
        WriteLine(task.Status);
        Sleep(TimeSpan.FromSeconds(0.5));
    }

    WriteLine(task.Status);
    result = task.Result;
    WriteLine($"运算结果:{result}");

    Console.ReadLine();
}

static Task<int> CreateTask(string name)
{
    return new Task<int>(() => TaskMethod(name));
}

static int TaskMethod(string name)
{
    WriteLine($"{name} 运行在线程 {CurrentThread.ManagedThreadId}上. 是否为线程池线程 {CurrentThread.IsThreadPoolThread}");

    Sleep(TimeSpan.FromSeconds(2));

    return 42;
}

运作结果如下,可以知道Task 1
Task 2均是运作在主线程上,并不是线程池线程。

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1.4 组合任务

在本节中,展示了任务之中二个有力的成效,那正是组成任务。通过整合任务可很好的描述职分与任务之间的异步、同步关系,大大减少了编制程序的难度。

结缘职分重大是通过task.ContinueWith()task.WhenAny()task.WhenAll()等和task.GetAwaiter().OnCompleted()主意来促成。

在使用task.ContinueWith()艺术时,须要在意它也可传递风姿罗曼蒂克层层的枚举选项TaskContinuationOptions,该枚举选项和TaskCreationOptions好像,其切实定义如下表所示。

成员名称 说明
AttachedToParent 如果延续为子任务,则指定将延续附加到任务层次结构中的父级。 只有当延续前面的任务也是子任务时,延续才可以是子任务。 默认情况下,子任务(即由外部任务创建的内部任务)将独立于其父任务执行。 可以使用 TaskContinuationOptions.AttachedToParent 选项以便将父任务和子任务同步。请注意,如果使用 DenyChildAttach 选项配置父任务,则子任务中的 AttachedToParent 选项不起作用,并且子任务将作为分离的子任务执行。有关更多信息,请参见Attached and Detached Child Tasks
DenyChildAttach 指定任何使用 TaskCreationOptions.AttachedToParent 选项创建,并尝试作为附加的子任务执行的子任务(即,由此延续创建的任何嵌套内部任务)都无法附加到父任务,会改成作为分离的子任务执行。 有关详细信息,请参阅附加和分离的子任务
ExecuteSynchronously 指定应同步执行延续任务。 指定此选项后,延续任务在导致前面的任务转换为其最终状态的相同线程上运行。如果在创建延续任务时已经完成前面的任务,则延续任务将在创建此延续任务的线程上运行。 如果前面任务的 CancellationTokenSource 已在一个 finally(在 Visual Basic 中为 Finally)块中释放,则使用此选项的延续任务将在该 finally 块中运行。 只应同步执行运行时间非常短的延续任务。由于任务以同步方式执行,因此无需调用诸如 Task.Wait 的方法来确保调用线程等待任务完成。
HideScheduler 指定由延续通过调用方法(如 Task.RunTask.ContinueWith)创建的任务将默认计划程序 (TaskScheduler.Default) 视为当前的计划程序,而不是正在运行该延续的计划程序。
LazyCancellation 在延续取消的情况下,防止延续的完成直到完成先前的任务。
LongRunning 指定延续将是长期运行的、粗粒度的操作。 它会向 TaskScheduler 提示,过度订阅可能是合理的。
None 如果未指定延续选项,应在执行延续任务时使用指定的默认行为。 延续任务在前面的任务完成后以异步方式运行,与前面任务最终的 Task.Status 属性值无关。 如果延续为子任务,则会将其创建为分离的嵌套任务。
NotOnCanceled 指定不应在延续任务前面的任务已取消的情况下安排延续任务。 如果前面任务完成的 Task.Status 属性是 TaskStatus.Canceled,则前面的任务会取消。 此选项对多任务延续无效。
NotOnFaulted 指定不应在延续任务前面的任务引发了未处理异常的情况下安排延续任务。 如果前面任务完成的 Task.Status 属性是 TaskStatus.Faulted,则前面的任务会引发未处理的异常。 此选项对多任务延续无效。
NotOnRanToCompletion 指定不应在延续任务前面的任务已完成运行的情况下安排延续任务。 如果前面任务完成的 Task.Status 属性是 TaskStatus.RanToCompletion,则前面的任务会运行直至完成。 此选项对多任务延续无效。
OnlyOnCanceled 指定只应在延续前面的任务已取消的情况下安排延续任务。 如果前面任务完成的 Task.Status 属性是 TaskStatus.Canceled,则前面的任务会取消。 此选项对多任务延续无效。
OnlyOnFaulted 指定只有在延续任务前面的任务引发了未处理异常的情况下才应安排延续任务。 如果前面任务完成的 Task.Status 属性是 TaskStatus.Faulted,则前面的任务会引发未处理的异常。OnlyOnFaulted 选项可保证前面任务中的 Task.Exception 属性不是 null。 你可以使用该属性来捕获异常,并确定导致任务出错的异常。 如果你不访问 Exception 属性,则不会处理异常。 此外,如果尝试访问已取消或出错的任务的 Result 属性,则会引发一个新异常。此选项对多任务延续无效。
OnlyOnRanToCompletion 指定只应在延续任务前面的任务已完成运行的情况下才安排延续任务。 如果前面任务完成的 Task.Status 属性是 TaskStatus.RanToCompletion,则前面的任务会运行直至完成。 此选项对多任务延续无效。
PreferFairness 提示 TaskScheduler 按任务计划的顺序安排任务,因此较早安排的任务将更可能较早运行,而较晚安排运行的任务将更可能较晚运行。
RunContinuationsAsynchronously 指定应异步运行延续任务。 此选项优先于 TaskContinuationOptions.ExecuteSynchronously。

示范代码如下所示,使用ContinueWith()OnCompleted()主意结合了职责来运维,搭配差异的TaskCreationOptionsTaskContinuationOptions来促成差别的效率。

static void Main(string[] args)
{
    WriteLine($"主线程 线程 Id {CurrentThread.ManagedThreadId}");

    // 创建两个任务
    var firstTask = new Task<int>(() => TaskMethod("Frist Task",3));
    var secondTask = new Task<int>(()=> TaskMethod("Second Task",2));

    // 在默认的情况下 ContiueWith会在前面任务运行后再运行
    firstTask.ContinueWith(t => WriteLine($"第一次运行答案是 {t.Result}. 线程Id {CurrentThread.ManagedThreadId}. 是否为线程池线程: {CurrentThread.IsThreadPoolThread}"));

    // 启动任务
    firstTask.Start();
    secondTask.Start();

    Sleep(TimeSpan.FromSeconds(4));

    // 这里会紧接着 Second Task运行后运行, 但是由于添加了 OnlyOnRanToCompletion 和 ExecuteSynchronously 所以会由运行SecondTask的线程来 运行这个任务
    Task continuation = secondTask.ContinueWith(t => WriteLine($"第二次运行的答案是 {t.Result}. 线程Id {CurrentThread.ManagedThreadId}. 是否为线程池线程:{CurrentThread.IsThreadPoolThread}"),TaskContinuationOptions.OnlyOnRanToCompletion | TaskContinuationOptions.ExecuteSynchronously);

    // OnCompleted 是一个事件  当contiuation运行完成后 执行OnCompleted Action事件
    continuation.GetAwaiter().OnCompleted(() => WriteLine($"后继任务完成. 线程Id {CurrentThread.ManagedThreadId}. 是否为线程池线程 {CurrentThread.IsThreadPoolThread}"));

    Sleep(TimeSpan.FromSeconds(2));
    WriteLine();

    firstTask = new Task<int>(() => 
    {
        // 使用了TaskCreationOptions.AttachedToParent 将这个Task和父Task关联, 当这个Task没有结束时  父Task 状态为 WaitingForChildrenToComplete
        var innerTask = Task.Factory.StartNew(() => TaskMethod("Second Task",5), TaskCreationOptions.AttachedToParent);

        innerTask.ContinueWith(t => TaskMethod("Thrid Task", 2), TaskContinuationOptions.AttachedToParent);

        return TaskMethod("First Task",2);
    });

    firstTask.Start();

    // 检查firstTask线程状态  根据上面的分析 首先是  Running -> WatingForChildrenToComplete -> RanToCompletion
    while (! firstTask.IsCompleted)
    {
        WriteLine(firstTask.Status);

        Sleep(TimeSpan.FromSeconds(0.5));
    }

    WriteLine(firstTask.Status);

    Console.ReadLine();
}

static int TaskMethod(string name, int seconds)
{
    WriteLine($"任务 {name} 正在运行,线程池线程 Id {CurrentThread.ManagedThreadId},是否为线程池线程: {CurrentThread.IsThreadPoolThread}");

    Sleep(TimeSpan.FromSeconds(seconds));

    return 42 * seconds;
}

运作结果如下图所示,与预期结果同样。此中使用了task.Status来打字与印刷任务运转的情况,对于task.Status的意况具体意思如下表所示。

成员名称 说明
Canceled 该任务已通过对其自身的 CancellationToken 引发 OperationCanceledException 对取消进行了确认,此时该标记处于已发送信号状态;或者在该任务开始执行之前,已向该任务的 CancellationToken 发出了信号。 有关详细信息,请参阅任务取消
Created 该任务已初始化,但尚未被计划。
Faulted 由于未处理异常的原因而完成的任务。
RanToCompletion 已成功完成执行的任务。
Running 该任务正在运行,但尚未完成。
WaitingForActivation 该任务正在等待 .NET Framework 基础结构在内部将其激活并进行计划。
WaitingForChildrenToComplete 该任务已完成执行,正在隐式等待附加的子任务完成。
WaitingToRun 该任务已被计划执行,但尚未开始执行。

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线程池相当于线程和顾客之间的三个抽象层,向程序员隐蔽了使用线程的内部情况,使得工程师专一管理程序逻辑,而不是各样线程难点。

1.5 将APM格局转变为任务

在前面包车型地铁章节中,介绍了基于IAsyncResult接口达成了BeginXXXX/EndXXXX方法的就叫APM方式。APM格局特别古老,那么怎样将它转变为TAP形式吗?对于广泛的二种APM方式异步职责,大家常常接纳接收Task.Factory.FromAsync()格局来实现将APM模式转换为TAP模式

亲自过问代码如下所示,比较简单不作过多介绍。

static void Main(string[] args)
{
    int threadId;
    AsynchronousTask d = Test;
    IncompatibleAsychronousTask e = Test;

    // 使用 Task.Factory.FromAsync方法 转换为Task
    WriteLine("Option 1");
    Task<string> task = Task<string>.Factory.FromAsync(d.BeginInvoke("异步任务线程", CallBack, "委托异步调用"), d.EndInvoke);

    task.ContinueWith(t => WriteLine($"回调函数执行完毕,现在运行续接函数!结果:{t.Result}"));

    while (!task.IsCompleted)
    {
        WriteLine(task.Status);
        Sleep(TimeSpan.FromSeconds(0.5));
    }
    WriteLine(task.Status);
    Sleep(TimeSpan.FromSeconds(1));

    WriteLine("----------------------------------------------");
    WriteLine();

    // 使用 Task.Factory.FromAsync重载方法 转换为Task
    WriteLine("Option 2");

    task = Task<string>.Factory.FromAsync(d.BeginInvoke,d.EndInvoke,"异步任务线程","委托异步调用");

    task.ContinueWith(t => WriteLine($"任务完成,现在运行续接函数!结果:{t.Result}"));

    while (!task.IsCompleted)
    {
        WriteLine(task.Status);
        Sleep(TimeSpan.FromSeconds(0.5));
    }
    WriteLine(task.Status);
    Sleep(TimeSpan.FromSeconds(1));

    WriteLine("----------------------------------------------");
    WriteLine();

    // 同样可以使用 FromAsync方法 将 BeginInvoke 转换为 IAsyncResult 最后转换为 Task
    WriteLine("Option 3");

    IAsyncResult ar = e.BeginInvoke(out threadId, CallBack, "委托异步调用");
    task = Task<string>.Factory.FromAsync(ar, _ => e.EndInvoke(out threadId, ar));

    task.ContinueWith(t => WriteLine($"任务完成,现在运行续接函数!结果:{t.Result},线程Id {threadId}"));

    while (!task.IsCompleted)
    {
        WriteLine(task.Status);
        Sleep(TimeSpan.FromSeconds(0.5));
    }
    WriteLine(task.Status);

    ReadLine();
}

delegate string AsynchronousTask(string threadName);
delegate string IncompatibleAsychronousTask(out int threadId);

static void CallBack(IAsyncResult ar)
{
    WriteLine("开始运行回调函数...");
    WriteLine($"传递给回调函数的状态{ar.AsyncState}");
    WriteLine($"是否为线程池线程:{CurrentThread.IsThreadPoolThread}");
    WriteLine($"线程池工作线程Id:{CurrentThread.ManagedThreadId}");
}

static string Test(string threadName)
{
    WriteLine("开始运行...");
    WriteLine($"是否为线程池线程:{CurrentThread.IsThreadPoolThread}");
    Sleep(TimeSpan.FromSeconds(2));

    CurrentThread.Name = threadName;
    return $"线程名:{CurrentThread.Name}";
}

static string Test(out int threadId)
{
    WriteLine("开始运行...");
    WriteLine($"是否为线程池线程:{CurrentThread.IsThreadPoolThread}");
    Sleep(TimeSpan.FromSeconds(2));

    threadId = CurrentThread.ManagedThreadId;
    return $"线程池线程工作Id是:{threadId}";
}

运转结果如下图所示。

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不过使用线程池也很复杂。有七个难点存在:

1.6 将EAP形式调换为任务

在上几章中有提到,通过BackgroundWorker类经过事件的章程达成的异步,大家叫它EAP格局。那么怎样将EAP格局调换为天职吗?超粗略,大家只须求通过TaskCompletionSource类,就可以将EAP形式调换为天职。

身体力行代码如下所示。

static void Main(string[] args)
{
    var tcs = new TaskCompletionSource<int>();

    var worker = new BackgroundWorker();
    worker.DoWork += (sender, eventArgs) =>
    {
        eventArgs.Result = TaskMethod("后台工作", 5);
    };

    // 通过此方法 将EAP模式转换为 任务
    worker.RunWorkerCompleted += (sender, eventArgs) =>
    {
        if (eventArgs.Error != null)
        {
            tcs.SetException(eventArgs.Error);
        }
        else if (eventArgs.Cancelled)
        {
            tcs.SetCanceled();
        }
        else
        {
            tcs.SetResult((int)eventArgs.Result);
        }
    };

    worker.RunWorkerAsync();

    // 调用结果
    int result = tcs.Task.Result;

    WriteLine($"结果是:{result}");

    ReadLine();
}

static int TaskMethod(string name, int seconds)
{
    WriteLine($"任务{name}运行在线程{CurrentThread.ManagedThreadId}上. 是否为线程池线程{CurrentThread.IsThreadPoolThread}");

    Sleep(TimeSpan.FromSeconds(seconds));

    return 42 * seconds;
}

运行结果如下图所示。

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①获取线程池中的职业线程的结果相比难

1.7 达成撤除选项

在TAP格局中,实现撤消选项和事先的异步格局同样,都是接收CancellationToken来实现,然而不相同的是Task构造函数允许传入叁个CancellationToken,进而在义务实际运行早先裁撤它。

示范代码如下所示。

static void Main(string[] args)
{
    var cts = new CancellationTokenSource();
    // new Task时  可以传入一个 CancellationToken对象  可以在线程创建时  变取消任务
    var longTask = new Task<int>(() => TaskMethod("Task 1", 10, cts.Token), cts.Token);
    WriteLine(longTask.Status);
    cts.Cancel();
    WriteLine(longTask.Status);
    WriteLine("第一个任务在运行前被取消.");

    // 同样的 可以通过CancellationToken对象 取消正在运行的任务
    cts = new CancellationTokenSource();
    longTask = new Task<int>(() => TaskMethod("Task 2", 10, cts.Token), cts.Token);
    longTask.Start();

    for (int i = 0; i < 5; i++)
    {
        Sleep(TimeSpan.FromSeconds(0.5));
        WriteLine(longTask.Status);
    }
    cts.Cancel();
    for (int i = 0; i < 5; i++)
    {
        Sleep(TimeSpan.FromSeconds(0.5));
        WriteLine(longTask.Status);
    }

    WriteLine($"这个任务已完成,结果为{longTask.Result}");

    ReadLine();
}

static int TaskMethod(string name, int seconds, CancellationToken token)
{
    WriteLine($"任务运行在{CurrentThread.ManagedThreadId}上. 是否为线程池线程:{CurrentThread.IsThreadPoolThread}");

    for (int i = 0; i < seconds; i++)
    {
        Sleep(TimeSpan.FromSeconds(1));
        if (token.IsCancellationRequested)
        {
            return -1;
        }
    }

    return 42 * seconds;
}

运维结果如下图所示,这里供给小心的是,借使是在义务实施以前撤消了职务,那么它的最终状态是Canceled。假如是在实施进度中收回职务,那么它的事态是RanCompletion

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②达成线程池浙江中华南理文大学程集团作线程试行的时序难点

1.8 管理任务中的非凡

在职务中,管理特别和任何异步情势管理非常雷同,假使能在所发生特别的线程中拍卖,那么毫不在其余地点管理。可是对于一些不得预期的相当,那么可以透过两种艺术来管理。

能够透过拜见task.Result天性来拍卖极度,因为访问那几个脾气的Get艺术会使近期线程等待直到该义务到位,并将万分传播给当下线程,那样就能够透过try catch语句块来捕获卓殊。其余利用task.GetAwaiter().GetResult()方式和第使用task.Result类似,同样能够捕获万分。假若是要捕获多少个职分中的极度错误,那么能够通过ContinueWith()方法来管理。

切切实实怎么落成,演示代码如下所示。

static void Main(string[] args)
{
    Task<int> task;
    // 在主线程中调用 task.Result task中的异常信息会直接抛出到 主线程中
    try
    {
        task = Task.Run(() => TaskMethod("Task 1", 2));
        int result = task.Result;
        WriteLine($"结果为: {result}");
    }
    catch (Exception ex)
    {
        WriteLine($"异常被捕捉:{ex.Message}");
    }
    WriteLine("------------------------------------------------");
    WriteLine();

    // 同上 只是访问Result的方式不同
    try
    {
        task = Task.Run(() => TaskMethod("Task 2", 2));
        int result = task.GetAwaiter().GetResult();
        WriteLine($"结果为:{result}");
    }
    catch (Exception ex)
    {
        WriteLine($"异常被捕捉: {ex.Message}");
    }
    WriteLine("----------------------------------------------");
    WriteLine();

    var t1 = new Task<int>(() => TaskMethod("Task 3", 3));
    var t2 = new Task<int>(() => TaskMethod("Task 4", 4));

    var complexTask = Task.WhenAll(t1, t2);
    // 通过ContinueWith TaskContinuationOptions.OnlyOnFaulted的方式 如果task出现异常 那么才会执行该方法
    var exceptionHandler = complexTask.ContinueWith(t => {
        WriteLine($"异常被捕捉:{t.Exception.Message}");
        foreach (var ex in t.Exception.InnerExceptions)
        {
            WriteLine($"-------------------------- {ex.Message}");
        }
    },TaskContinuationOptions.OnlyOnFaulted);

    t1.Start();
    t2.Start();

    ReadLine();
}

static int TaskMethod(string name, int seconds)
{
    WriteLine($"任务运行在{CurrentThread.ManagedThreadId}上. 是否为线程池线程:{CurrentThread.IsThreadPoolThread}");

    Sleep(TimeSpan.FromSeconds(seconds));
    // 人为抛出一个异常
    throw new Exception("Boom!");
    return 42 * seconds;
}

运作结果如下所示,要求注意的是,若是在ContinueWith()措施中抓获多少个职责发生的要命,那么它的要命类型是AggregateException,具体的不得了音讯包罗在InnerExceptions中间,要小心和InnerException区分。

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综上,大家在第3章中提过的异步编制程序模型和依据事件的异步编制程序模型,那一个情势使得获取结果尤其便于,传播也更自在,可是在举办三个异步操作结合的时候,还必要编写制定大量的代码。对于第一个难题.NET 4.0建议了三个新的关于异步操作的API。叫做职分并行库(Task Parallel Library
简单的称呼 TPL卡塔 尔(英语:State of Qatar)。

1.9 互相运转职责

本节中首要介绍了多个情势的应用,三个是等待组中全部任务都举行完成的Task.WhenAll()措施,另叁个是假若组中叁个措施实施完结都实施的Task.WhenAny()方法。

切切实进行使,如下演示代码所示。

static void Main(string[] args)
{
    // 第一种方式 通过Task.WhenAll 等待所有任务运行完成
    var firstTask = new Task<int>(() => TaskMethod("First Task", 3));
    var secondTask = new Task<int>(() => TaskMethod("Second Task", 2));

    // 当firstTask 和 secondTask 运行完成后 才执行 whenAllTask的ContinueWith
    var whenAllTask = Task.WhenAll(firstTask, secondTask);
    whenAllTask.ContinueWith(t => WriteLine($"第一个任务答案为{t.Result[0]},第二个任务答案为{t.Result[1]}"), TaskContinuationOptions.OnlyOnRanToCompletion);

    firstTask.Start();
    secondTask.Start();

    Sleep(TimeSpan.FromSeconds(4));

    // 使用WhenAny方法  只要列表中有一个任务完成 那么该方法就会取出那个完成的任务
    var tasks = new List<Task<int>>();
    for (int i = 0; i < 4; i++)
    {
        int counter = 1;
        var task = new Task<int>(() => TaskMethod($"Task {counter}",counter));
        tasks.Add(task);
        task.Start();
    }

    while (tasks.Count > 0)
    {
        var completedTask = Task.WhenAny(tasks).Result;
        tasks.Remove(completedTask);
        WriteLine($"一个任务已经完成,结果为 {completedTask.Result}");
    }

    ReadLine();
}

static int TaskMethod(string name, int seconds)
{
    WriteLine($"任务运行在{CurrentThread.ManagedThreadId}上. 是否为线程池线程:{CurrentThread.IsThreadPoolThread}");

    Sleep(TimeSpan.FromSeconds(seconds));
    return 42 * seconds;
}

运营结果如下图所示。

图片 8

 

1.10 使用TaskScheduler配置职责推行

Task中,负权利务调解是TaskScheduler目的,FCL提供了三个派生自TaskScheduler的类型:线程池职务调治器(Thread
Pool Task Scheduler)
同步上下文职责调解器(Synchronization
Scheduler)
。暗中认可情形下具有应用程序都使用线程池职务调整器,不过在UI组件中,不使用线程池中的线程,制止跨线程更新UI,须求采取同步上下文职分调整器。能够经过实行TaskSchedulerFromCurrentSynchronizationContext()静态方法来赢得对协同上下文任务调整器的引用。

亲自去做程序如下所示,为了延时贰只上下文职务调解器,大家此番利用WPF来创立项目。

MainWindow.xaml 代码如下所示。

<Window x:Class="Recipe9.MainWindow"
        xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
        xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
        xmlns:d="http://schemas.microsoft.com/expression/blend/2008"
        xmlns:mc="http://schemas.openxmlformats.org/markup-compatibility/2006"
        xmlns:local="clr-namespace:Recipe9"
        mc:Ignorable="d"
        Title="MainWindow" Height="450" Width="800">
    <Grid>
        <TextBlock Name="ContentTextBlock" HorizontalAlignment="Left" Margin="44,134,0,0" VerticalAlignment="Top" Width="425" Height="40"/>
        <Button Content="Sync" HorizontalAlignment="Left" Margin="45,190,0,0" VerticalAlignment="Top" Width="75" Click="ButtonSync_Click"/>
        <Button Content="Async" HorizontalAlignment="Left" Margin="165,190,0,0" VerticalAlignment="Top" Width="75" Click="ButtonAsync_Click"/>
        <Button Content="Async OK" HorizontalAlignment="Left" Margin="285,190,0,0" VerticalAlignment="Top" Width="75" Click="ButtonAsyncOK_Click"/>
    </Grid>
</Window>

MainWindow.xaml.cs 代码如下所示。

/// <summary>
/// MainWindow.xaml 的交互逻辑
/// </summary>
public partial class MainWindow : Window
{
    public MainWindow()
    {
        InitializeComponent();
    }

    // 同步执行 计算密集任务 导致UI线程阻塞
    private void ButtonSync_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
    {
        ContentTextBlock.Text = string.Empty;

        try
        {
            string result = TaskMethod().Result;
            ContentTextBlock.Text = result;
        }
        catch (Exception ex)
        {
            ContentTextBlock.Text = ex.InnerException.Message;
        }
    }

    // 异步的方式来执行 计算密集任务 UI线程不会阻塞 但是 不能跨线程更新UI 所以会有异常
    private void ButtonAsync_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
    {
        ContentTextBlock.Text = string.Empty;
        Mouse.OverrideCursor = Cursors.Wait;

        Task<string> task = TaskMethod();
        task.ContinueWith(t => {
            ContentTextBlock.Text = t.Exception.InnerException.Message;
            Mouse.OverrideCursor = null;
        }, CancellationToken.None, TaskContinuationOptions.OnlyOnFaulted, TaskScheduler.FromCurrentSynchronizationContext());
    }

    // 通过 异步 和 FromCurrentSynchronizationContext方法 创建了线程同步的上下文  没有跨线程更新UI 
    private void ButtonAsyncOK_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
    {
        ContentTextBlock.Text = string.Empty;
        Mouse.OverrideCursor = Cursors.Wait;
        Task<string> task = TaskMethod(TaskScheduler.FromCurrentSynchronizationContext());

        task.ContinueWith(t => Mouse.OverrideCursor = null,
            CancellationToken.None,
            TaskContinuationOptions.None,
            TaskScheduler.FromCurrentSynchronizationContext());
    }

    Task<string> TaskMethod()
    {
        return TaskMethod(TaskScheduler.Default);
    }

    Task<string> TaskMethod(TaskScheduler scheduler)
    {
        Task delay = Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds(5));

        return delay.ContinueWith(t =>
        {
            string str = $"任务运行在{CurrentThread.ManagedThreadId}上. 是否为线程池线程:{CurrentThread.IsThreadPoolThread}";

            Console.WriteLine(str);

            ContentTextBlock.Text = str;
            return str;
        }, scheduler);
    }
}

运营结果如下所示,从左至右依次单击开关,前多少个按键将会掀起那七个。
图片 9

实际新闻如下所示。

图片 10

TPL能够看成线程池之上的又三个抽象层,其对技术员隐蔽了与线程池交互作用的底层代码,并提供了更有利的细粒度的API。

参照他事他说加以考查书籍

本文首要参照了以下几本书,在此对那个笔者表示由衷的感激涕零,多谢你们为.Net的使好的作风拿到发展所做的贡献!

  1. 《CLR via C#》
  2. 《C# in Depth Third Edition》
  3. 《Essential C# 6.0》
  4. 《Multithreading with C# Cookbook Second Edition》
  5. 《C#三十四线程编制程序实战》

源码下载点击链接
以身作则源码下载

TPL的着力概念是任务。叁个职务代表了贰个异步操作,该操作能够利用各种方法运转,能够选择或不应用独立线程运维。

小编水平有限,要是不当接待各位批评指正!

本来想趁待业时期的时光读完《Multithreading with C# Cookbook Second
Edition》那本书,何况享受做的连锁笔记;不过由于作者近些日子专业规划和躯体原因,恐怕近年来都没一时间来更新那些类别,无法达成几天生机勃勃更。请大家多多包括!然而笔者必定将那个体系全部更新实现的!感激我们的支撑!

一个任务能够有三种主意和此外任务组合起来。举例,能够同一时候实践多少个任务,等待全部职分成功,然后运维三个任务对前边全体的任务结果进行部分总括。TPL与在此以前的方式相比较,当中贰个重中之重优势是其有着用于组合职责的便利的API。

拍卖任务中的分外结果也会有各样措施。四个职分能够由两种职务组成,那几个职分也足以有独家的子职务,所以有一个AggregateException的定义。这种特别能够捕获底层职责之中的保有特别,并同意单独管理那几个非常。

C#5.0中能够利用await和async关键词以平滑的,舒服的办法开展操作职务。

 

4.2 创设职责

开创职责有二种方法:

1.直接开立职分实例,通过实例方法Start方法来运行职责

2.接纳静态方法Task.Run和Task.Factory.StartNew来成立任务,两者都无需出示的调用start方法运行职责,差异在于后边叁个是后面一个的风姿浪漫种快速格局,后面一个基本上能用附加的选项。

例:
1     class Program
2     {
3         static void Main(string[] args)
4         {
5             //第一种直接创建任务实例,需要用start方法来启动任务
6             var t1 = new Task(() => TaskMethod("Task 1"));
7             var t2 = new Task(() => TaskMethod("Task 2"));
8             t2.Start();
9             t1.Start();
10           //第二种通过Task.Factory.StartNew来创建任务
11           //这里Run方法只是Task.Factory.StartNew的一个快捷方式,Task.Factory.StartNew可以添加附加选项
12           Task.Run(() => TaskMethod("Task 3"));
13           Task.Factory.StartNew(() => TaskMethod("Task 4"));
14           //我们标记了该任务是长时间任务,结果该任务没有使用线程池,而是在单独的线程中运行
15           Task.Factory.StartNew(() => TaskMethod("Task 5"), TaskCreationOptions.LongRunning);
16           Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(1));
17         }
18 
19         static void TaskMethod(string name)
20         {
21             Console.WriteLine(
22                                 "Task {0} is running on a thread id {1}. Is thread pool thread: {2}",
23                                  name,
24                                 Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, 
25                                 Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread);
26         }
27   }

图片 11

※由于未有对义务的时序做拍卖,所以一再试行每便都恐怕差异。

※Task5选拔的是单独线程的章程来运营,可是依附运维该职务的脚下的职务调整程序(task scheduler),运市场价格势大概会不相同。

 

4.3用到义务施行基本的操作

关键介绍如何从职分中得到结果。

1     class Program
2     {
3         static void Main(string[] args)
4         {
5              //启动主线程
6              TaskMethod("Main Thread Task");
7              //创建一个任务Task1,进行线程的同步
8              Task<int> task = CreateTask("Task 1");
9              task.Start();
10             //阻塞主线程,直到线程执行完成
11             int result = task.Result;
12             Console.WriteLine("Result is: {0}", result);
13 
14             //创建Taks2,使用RunSynchronously()方法进行同步
15             task = CreateTask("Task 2");
16             task.RunSynchronously();
17             result = task.Result;
18             Console.WriteLine("Result is: {0}", result);
19 
20             //创建Task3,此时不进行主线程的阻塞
21             task = CreateTask("Task 3");
22             Console.WriteLine(task.Status);
23             task.Start();
24 
25             //循环打印task的状态,直到任务完成
26             while (!task.IsCompleted)
27             {
28                 Console.WriteLine(task.Status);
29                 Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(0.5));
30             } 
31             
32             Console.WriteLine(task.Status);
33             result = task.Result;
34             Console.WriteLine("Result is: {0}", result);
35         }
36 
37         //创建一个新任务
38         static Task<int> CreateTask(string name)
39         {
40             return new Task<int>(() => TaskMethod(name));
41         }
42 
43         //任务需要处理的方法
44         static int TaskMethod(string name)
45         {
46             Console.WriteLine("Task {0} is running on a thread id {1}. Is thread pool thread: {2}",
47             name, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread);
48             Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(2));
49             return 42;
50         }
51    }

施行结果:

图片 12

 

4.4 组合职分

此处笔者会学习到如何将任务进行结合,甚至父亲和儿子任务之间的推行。废话不说,有码

实例1:

1     class Program
2     {
3         static void Main(string[] args)
4         {
5             //打印主线程
6             TaskMethod("Main Task", 1);
7             //创建两个任务
8             var firstTask = new Task<int>(() => TaskMethod("First Task", 3));
9             var secondTask = new Task<int>(() => TaskMethod("Second Task", 2));
10 
11             //设置firstTask的后续操作
12             firstTask.ContinueWith(
13                 t => Console.WriteLine("The first answer is {0}. Thread id {1}, is thread pool thread: {2}",
14                     t.Result, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread),
15                 TaskContinuationOptions.OnlyOnRanToCompletion);
16 
17              //启动两个任务
18             firstTask.Start();
19             secondTask.Start();
20             //延时4秒,足够两个任务完成的时间※↓这句是关键
21             Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(4));
22 
23             //为secondTask设置一个后续操作,TaskContinuationOptions.ExecuteSynchronously尝试同步方式执行后续操作
24             Task continuation = secondTask.ContinueWith(
25                 t => Console.WriteLine("The second answer is {0}. Thread id {1}, is thread pool thread: {2}",
26                     t.Result, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread),
27                 TaskContinuationOptions.OnlyOnRanToCompletion | TaskContinuationOptions.ExecuteSynchronously);
28 
29             //为之前的后续操作也定义一个后续操作,这里使用了C#5.0的方法GetAwaiter().OnCompleted()
30             continuation.GetAwaiter().OnCompleted(
31                 () => Console.WriteLine("Continuation Task Completed! Thread id {0}, is thread pool thread: {1}",
32                     Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread));
33 
34             Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(2));
35             Console.WriteLine();
36 
37             Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(10));
38         }
39 
40         static int TaskMethod(string name, int seconds)
41         {
42             Console.WriteLine("Task {0} is running on a thread id {1}. Is thread pool thread: {2}",
43                 name, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread);
44             Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(seconds));
45             return 42 * seconds;
46         }
47  }

图片 13

此处大家看来secondTask的持续操作未有应用到线程池,为何吗?

解释:由地点的代码我们来看,使用了TaskContinuationOptions.ExecuteSynchronously尝试同步情势试行后续操作,就算持续操作时间不长暂,使用方面包车型客车点子要命有效能的,因为放置在主线程进行运维要比放置在线程池中运作要快,这干什么汇合世如此的状态吗,便是下边标识的延时期码的佳绩,这段延时期码使得SecondTask后续操作恰恰获得了后面职务推行的结果。今后自己把  Thread.Sleep(提姆eSpan.FromSeconds(4));注释掉再试一下,结果如下:

图片 14

认为就好像饭馆打饭,两人用餐,A帮B打饭。

先是种是:A打完饭后,开掘B刚来,就一向把饭给了B,然后B直接吃了

第二种是:A打饭的时候,B正巧也来了,于是三个人联合签字站队,A打完饭后再把饭给了B

 

例2:演示了须臾间父子职务之间的关系。

1 class Program
2     {
3         static void Main(string[] args)
4         {
5              //创建一个父任务
6              var firstTask = new Task<int>(() =>
7             {
8                 //创建一个子任务,使用TaskCreationOptions.AttachedToParent来标识
9                 var innerTask = Task.Factory.StartNew(
10                                         () => TaskMethod("Second Task", 5), 
11                                         TaskCreationOptions.AttachedToParent);
12               //创建一个子任务的后续操作,该后续操作也会影响父任务
13                innerTask.ContinueWith(
14                                         t => TaskMethod("Third Task", 2), 
15                                         TaskContinuationOptions.AttachedToParent);
16                 return TaskMethod("First Task", 2);
17             });
18 
19             //启动任务
20             firstTask.Start();
21 
22             //循环打印任务的状态
23             while (!firstTask.IsCompleted)
24             {
25                 Console.WriteLine(firstTask.Status);
26                 Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(0.5));
27             }
28             Console.WriteLine(firstTask.Status);
29 
30             Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(10));
31         }
32 
33         static int TaskMethod(string name, int seconds)
34         {
35             Console.WriteLine("Task {0} is running on a thread id {1}. Is thread pool thread: {2}",
36                 name, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread);
37             Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(seconds));
38             return 42 * seconds;
39         }

图片 15

地点结果显示,父任务务必等待全数的子义务落成才具下笔千言,可是看不出来他们是一齐依然异步施行的。因为从First Task和Sencod
Task它们中间的运作时序上也看不出来他们是老爸奉行完了再履行的子职责,所以本人感到把父职责的大运调长一点,那回小编让父职务试行10s

修改:

   return TaskMethod(“First Task”, 2);  →   return TaskMethod(“First Task”,
10);

结果如下

图片 16

那回显得的都以firstTask的Running状态,所以应当能料定父亲和儿子之间私下认可情状下也是异步实行的。因为父职责应当要等子职务全截至本领完毕。

 

 

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