多线程之Task

什么是Task?

描述

• Task出现之前，微软的多线程处理方式有：Thread→ThreadPool→委托的异步调用，虽然可以满足基本业务场景，但它们在多个线程的等待处理方面、资源占用方面、延续和阻塞方面都显得比较笨拙，在面对复杂的业务场景下，显得有点捉襟见肘
• Task是微软在.Net 4.0时代推出来的，也是微软极力推荐的一种多线程的处理方式，Task看起来像一个Thread，实际上，它是在ThreadPool的基础上进行的封装
• Task的控制和扩展性很强，在线程的延续、阻塞、取消、超时等方面远胜于Thread和ThreadPool
• Task可以简单看作相当于Thead+TheadPool，其性能比直接使用Thread要更好，在工作中更多的是使用Task来处理多线程任务

任务Task和线程Thread的区别

• Task是建立在Thread之上的，最终其实还是由Thread去执行，它们都是在 System.Threading 命名空间下的
• Task跟Thread并不是一对一的关系。比如说开启10个任务并不一定会开启10个线程，因为使用Task开启新任务时，是从线程池中调用线程，这点与ThreadPool.QueueUserWorkItem类似

Task的使用

创建Task的三种方式

• 方式一：通过创建Task对象后调用其 Start()函数
• 方式二：调用Task的静态方法Run()
• 方式三：通过Task工厂，新建一个线程

// 方式一，通过Start
Task t1 = new Task(() => { Console.WriteLine("我是Task方式一"); });
t1.Start();


// 方式二，通过Run
Task t2= Task.Run(()=>{Console.WriteLine("我是Task方式二"); });


// 方式三，通过工厂
Task t3= Task.Factory.StartNew(()=>{Console.WriteLine("我是Task方式三"); });

带返回值与不带返回值的Task

• Task无返回值： 接收的是Action委托类型
• Task有返回值： 接收的是Func委托类型

static void Main()
{
  // 没有返回参数
  Task t1 = new Task(() => { Console.WriteLine("我是Task没有返回参数"); });
  t1.Start();


  // 有返回参数
  Task<int> t2 = new Task<int>(() => { return 1+1; });
  t2.Start();
  int result = t2.Result;
  Console.WriteLine(result);
}

输出结果

我是Task没有返回参数
2

一次性建立多个任务场景

static void test1()
{
  Task[] taskArray = new Task[10];
  for (int i = 0; i < 10; i++)
  {
    int bb = i;
    Task t = Task.Run(() => { Console.WriteLine("任务ID：{0}, 结果：{1}",Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, bb); });
    taskArray[i] = t;
  }
  // 等待所有任务完成
  Task.WaitAll(taskArray);
}

输出结果

任务ID：4, 结果：0
任务ID：10, 结果：4
任务ID：7, 结果：1
任务ID：8, 结果：2
任务ID：10, 结果：7
任务ID：11, 结果：5
任务ID：9, 结果：3
任务ID：12, 结果：6
任务ID：7, 结果：8
任务ID：8, 结果：9

Task阻塞的三种方式

• Wait()： 等待单个线程任务完成
• WaitAll()：来指定等待的一个或多个线程结束
• WaitAny()：来指定等待任意一个线程任务结束

static void test3()
{
  // 方式一： wait方法
  Task t = Task.Run(() => { Console.WriteLine("方式1：任务1......"); }) ;
  // 等待 上述任务完成
  t.Wait();
  Console.WriteLine("方式一结束..........");


  // 方式二： waitAll 方法
  Task tt = Task.Run(() => { Console.WriteLine("方式2：任务1......"); });
  Task tt2 = Task.Run(() => { Console.WriteLine("方式2：任务2......"); });
  Task.WaitAll(tt,tt2);
  Console.WriteLine("方式二结束..........");


  // 方式三：waitAny 方法
  Task ttt = Task.Run(() => { Console.WriteLine("方式3：任务1......"); });
  Task ttt2 = Task.Run(() => { Console.WriteLine("方式3：任务2......"); });
  Task.WaitAny(ttt, ttt2);
  Console.WriteLine("方式三结束..........");


}

输出结果

方式1：任务1......
方式一结束..........
方式2：任务1......
方式2：任务2......
方式二结束..........
方式3：任务2......
方式3：任务1......
方式三结束..........

Task任务的延续

• WhenAll().ContinueWith() ： 作用是当 WhenAll() 中指定的线程任务完成后再执行 ContinueWith() 中的任务，也就是线程任务的延续。而由于这个等待是异步的，因此不会给主线程造成阻塞
• WhenAll(task1,task2,...)： Task的静态方法，作用是异步等待指定任务完成后，返回结果。当线程任务有返回值时，返回Task对象，否则返回Task对象。
• WhenAny() ：用法与WhenAll()是一样的，不同的是只要指定的任意一个线程任务完成则立即返回结果。
• ContinueWith()： Task类的实例方法，异步创建当另一任务完成时可以执行的延续任务。也就是当调用对象的线程任务完成后，执行ContinueWith()中的任务

static void test4()
{
  Task t = Task.Run(() => { Thread.Sleep(1000); Console.WriteLine("我是线程任务....."); });
  // 异步创建延续任务
  Task.WhenAll(t).ContinueWith((data) => { Console.WriteLine("我是延续任务...."); });


  Console.WriteLine("这是主线程........");
  Console.ReadKey();


}

输出结果

这是主线程........
我是线程任务.....
我是延续任务....

注：Task任务的延续 与 上面阻塞相比，主要的好处就是 延续是异步的不会阻塞主线程

Task的父子任务

• TaskCreationOptions.AttachedToParent： 用于将子任务依附到父任务中

static void test5()
{
  // 建立一个父任务
  Task parentTask = new Task(() => {
    // 创建两个子任务，依附在父任务上
    Task.Factory.StartNew(() => { Console.WriteLine("子task1任务。。。。。。"); }, TaskCreationOptions.AttachedToParent);
    Task.Factory.StartNew(() => { Console.WriteLine("子task2任务。。。。。。"); }, TaskCreationOptions.AttachedToParent);
    Thread.Sleep(1000);
    Console.WriteLine("我是父任务........");
  });
  parentTask.Start();
  parentTask.Wait();
  Console.WriteLine("这里是主线程.......");
  Console.ReadKey();
}

输出结果

子task2任务。。。。。。
子task1任务。。。。。。
我是父任务........
这里是主线程.......

**Task中的任务取消 **

Task中的取消功能使用的是CanclelationTokenSource，即取消令牌源对象，可用于解决多线程任务中协作取消和超时取消

• CancellationToken Token： CanclelationTokenSource类的属性成员，返回CancellationToken对象，可以在开启或创建线程时作为参数传入。
• IsCancellationRequested： 表示当前任务是否已经请求取消。Token类中也有此属性成员，两者互相关联。
• Cancel()： CanclelationTokenSource类的实例方法，取消线程任务，同时将自身以及关联的Token对象中的IsCancellationRequested属性置为true。
• CancelAfter(int millisecondsDelay) ：CanclelationTokenSource类的实例方法，用于延迟取消线程任务。

取消任务的两种情况

• 情况一： 通过Cancel（）方法
• 情况二： 通过CancelAfter(milliseconds) 方法

static void test6()
{
  // 情况一： 直接取消
  // 创建取消令牌源对象
  CancellationTokenSource cst = new CancellationTokenSource();
  //第二个参数传入取消令牌
  Task t = Task.Run(() => {
    while (!cst.IsCancellationRequested)
    {
      Thread.Sleep(500);
      Console.WriteLine("情况一,没有接收到取消信号......");
    }
  }, cst.Token);


  Thread.Sleep(1000);
  //1秒后结束
  cst.Cancel(); 
  Console.ReadKey();




  // 情况二： 延迟取消
  CancellationTokenSource cst2 = new CancellationTokenSource();
  Task t2 = Task.Run(() => {
    while (!cst2.IsCancellationRequested)
    {
      Console.WriteLine("情况二,没有接收到取消信号......");
    }
  }, cst2.Token);
  //1秒后结束
  cst2.CancelAfter(1000);
  Console.ReadKey();
}

**Task跨线程访问界面控件 **

通过 TaskScheduler.FromCurrentSynchronizationContext() 获取TaskScheduler，并将其放入Task的start() 方法中 或 放入延续方法中即可

• 放入start() 方法中
• 放入 ContinueWith() 延续方法中

// 通过start方法
private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
    Task t = new Task(() =>
    {
        // 为界面控件赋值
    this.textBox1.Text = "线程内赋值";
    });

    task.Start(TaskScheduler.FromCurrentSynchronizationContext());
}




// 通过延续方法
private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
    Task.Run(() =>
    {
      Thread.Sleep(1000);
    }).ContinueWith(t => {
      this.textBox1.Text = "线程内赋值";
    }, TaskScheduler.FromCurrentSynchronizationContext());
}

Task的异常处理

异常捕获

• Task线程的异常处理 不能直接将线程对象相关代码try-catch来捕获 ，需要通过调用线程对象的wait()函数来进行线程的异常捕获
• 线程的异常会聚合到AggregateException异常对象中（AggregateException是专门用来收集线程异常的异常类），多个异常 需要通过遍历该异常对象来获取异常信息
• 如果捕获到线程异常之后，还想继续往上抛出，就需要调用AggregateException对象的Handle函数，并返回false。（Handle函数遍历了一下AggregateException对象中的异常）

static void test7()
{
  Task t = Task.Run(() =>
  {
    throw new Exception("异常抛出.....");
  });


  try
  {
    t.Wait();
  }
  catch (AggregateException ex)
  {
    Console.Error.WriteLine(ex.Message);


    foreach (var item in ex.InnerExceptions)
    {
      Console.WriteLine("内异常:"+item.Message);
    }
    //将异常往外抛出
    // ex.Handle(p => false);
  }
  Console.ReadKey();
}

输出结果

One or more errors occurred. (异常抛出.....)
内异常:异常抛出.....