C#筆記 – 線程及異步（二） 任務

任務

• System.Threading.Task

  • Task.Run(() => { Count(ct, 10); });

  • Task比ThreadPool.QueueUserWorkItem有更多的內建機制

    • 知道操作在甚麼時候完成

    • 操作完成時獲得返回值

• 在Task構造時，可以傳遞TaskCreationOptions標志控制Task的執行方式

  • namespace System.Threading.Tasks
    {
        [Flags]
        public enum TaskCreationOptions
        {        
            None = 0,
            PreferFairness = 1,
            LongRunning = 2,
            AttachedToParent = 4,
            DenyChildAttach = 8,
            HideScheduler = 16,
            RunContinuationsAsynchronously = 64
        }
    }

  • 有的標志只是「提議」，TaskScheduler在調度一個Task時不一定會採納

• 等待任務完成並獲取結果

  • static void Main(string[] args)
    {
        Task<int> t2 = new Task<int>(() => { return Sum(10); });
        t2.Start();
        t2.Wait(); //等待
        Console.WriteLine($"Result: {t2.Result}"); //.Result取得結果
    }
    ​
    static int Sum(int n)
    {
        int sum = 0;
        for(int i = 1; i < n; i++)
        {
            sum += i;
            Console.WriteLine($"Step Result: {sum}");
            Thread.Sleep(200);
        }
        return sum;
    }

  • 線程調用Wait方法時：

    • 如果要等待的Task已經開始執行，那調用Wait的線程會阻塞直到Task運行結束

    • 否則，系統可能用Wait的線程來執行Task，調用Wait的線程就不會阻塞

      • 取決於TaskScheduler

      • 如果線程在調用Wait前獲得了一個同步鎖，而Task試圖獲取同一個鎖，就會造成死鎖

  • 除了Task的對象方法Wait，Task還供了兩個靜態方法

    • WaitAny

    • WaitAll

• 任務完成時自動啟動新任務

  • ContinueWith

  • Task<int> t2 = new Task<int>(() => { return Sum(10); });
    t2.ContinueWith(task => Console.WriteLine("Next Action Operated"));
    t2.Start();
    t2.Wait();            
    Console.WriteLine($"Result: {t2.Result}");

  • 在調用ContinueWith時，可傳遞一組TaskContinuationOptions標志

    • namespace System.Threading.Tasks
      {
          [Flags]
          public enum TaskContinuationOptions
          {
              None = 0,
              PreferFairness = 1,
              LongRunning = 2,
              AttachedToParent = 4,
              DenyChildAttach = 8,
              HideScheduler = 16,
              LazyCancellation = 32,
              RunContinuationsAsynchronously = 64,
              NotOnRanToCompletion = 65536,
              NotOnFaulted = 131072,
              OnlyOnCanceled = 196608,
              NotOnCanceled = 262144,
              OnlyOnFaulted = 327680,
              OnlyOnRanToCompletion = 393216,
              ExecuteSynchronously = 524288
          }
      }

• 啟動子任務

  •     Task<int[]> parent = new Task<int[]>(() =>
        {
            var results = new int[3];
          
            new Task(() => results[0] = Sum(5), TaskCreationOptions.AttachedToParent).Start();
            new Task(() => results[1] = Sum(10), TaskCreationOptions.AttachedToParent).Start();
            new Task(() => results[2] = Sum(15), TaskCreationOptions.AttachedToParent).Start();
          
            return results;
        });

  • AttachedToParent標志將一個Task與創建它的Task關聯，結果是除非所有子任務結束運行，否則父任務不認為已經結束

任務內部揭秘

• 每個Task對象都有一組字段構成了任務的狀態

  • ID

  • Task執行狀態

  • 對父任務的引用

  • 對Task創建時指定的TaskScheduler的引用

  • 對回調方法的引用

  • 對要傳給回調方法的對象的引用

  • 對ExecutionContext的引用

  • 對ManualResetEventSlim對象的引用

  • 對根據需要創建的補充狀態的引用

    • CancellationToken

    • ContinueWithTask對象集合

    • 為拋出未處理異常的子任務而準備的Task對象集合

• 創建Task的所需內存遠比ThreadPool.QueueUserWorkItem大

任務工廠

•     Task t3 = new Task(() =>
      {
          var cts = new CancellationTokenSource();
          var tf = new TaskFactory<int>(
              cts.Token,
              TaskCreationOptions.AttachedToParent,
              TaskContinuationOptions.ExecuteSynchronously,
              TaskScheduler.Default
          );
        
          var childTask = new[]
          {
              tf.StartNew(() => Sum(5)),
              tf.StartNew(() => Sum(10)),
          };
      });

• 用於創建一組共享相同配置的Task對象

  • CancellationToken

  • TaskScheduler

  • TaskCreationOptions

  • TaskContinuationOptions

• 子任務通過StartNew來創建

任務調度器

• 負責執行被調度的任務

• FCL提供了兩個派生自TaskScheduler的類型

  • 線程池任務調度器（默認）

    • 將任務調度給線程池的工作者線程

  • 同步上下文任務調度器