Task類使用總結

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該作者其他的多線程博文：https://blog.51cto.com/cnn237111/category7.html

由於Framework 4.0和Framework 4.5對Task類稍微有些不同，此處聲明以下代碼都是基於Framework 4.5

Task類和Task<TResult>類，後者是前者的泛型版本。TResult類型爲Task所調用方法的返回值。

主要區別在於Task構造函數接受的參數是Action委託，而Task<TResult>接受的是Func<TResult>委託。

Task(Action)
Task<TResult>(Func<TResult>)

啓動一個任務

static void Main(string[] args)
{
Task Task1 = new Task(() => Console.WriteLine("Task1"));
Task1.Start();
Console.ReadLine();
}

通過實例化一個Task對象，然後Start，這種方式中規中矩，但是實踐中，通常採用更方便快捷的方式

Task.Run(() => Console.WriteLine("Foo"));

這種方式直接運行了Task，不像上面的方法還需要調用Start();

Task.Run方法是Task類中的靜態方法，接受的參數是委託。返回值是爲該Task對象。

Task.Run(Action)

Task.Run<TResult>(Func<Task<TResult>>)

Task構造方法還有一個重載函數如下：

Task 構造函數 (Action, TaskCreationOptions)，對應的Task泛型版本也有類似構造函數。TaskCreationOptions參數指示Task創建和執行的可選行爲。常用的參數LongRunning。

默認情況下，Task任務是由線程池線程異步執行的。如果是運行時間很長的操作，使用LongRunning 參數暗示任務調度器，將這個任務放在非線程池上運行。通常不需要用這個參數，除非通過性能測試覺得使用該參數能有更好的性能，才使用。

任務等待

默認情況下，Task任務是由線程池線程異步執行。要知道Task任務的是否完成，可以通過task.IsCompleted屬性獲得，也可以使用task.Wait來等待Task完成。Wait會阻塞當前線程。

static void Main(string[] args)
{
Task Task1=Task.Run(() => { Thread.Sleep(5000);
Console.WriteLine("Foo");
Thread.Sleep(5000);
});
Console.WriteLine(Task1.IsCompleted);
Task1.Wait();//阻塞當前線程
Console.WriteLine(Task1.IsCompleted);
}

Wait方法有個重構方法，簽名如下：public bool Wait(int millisecondsTimeout)，接受一個時間。如果在設定時間內完成就返回true，否則返回false。如下的代碼：

static void Main(string[] args)
{
Task Task1=Task.Run(() => { Thread.Sleep(5000);
Console.WriteLine("Foo");
Thread.Sleep(5000);
});
Console.WriteLine("Task1.IsCompleted:{0}",Task1.IsCompleted);
bool b=Task1.Wait(2000);
Console.WriteLine("Task1.IsCompleted:{0}", Task1.IsCompleted);
Console.WriteLine(b);
Thread.Sleep(9000);
Console.WriteLine("Task1.IsCompleted:{0}", Task1.IsCompleted);
}

運行結果爲：

轉存失敗重新上傳取消

獲得返回值

要獲得返回值，就要用到Task的泛型版本了。

static void Main(string[] args)
{
Task<int> Task1 = Task.Run<int>(() => { Thread.Sleep(5000); return Enumerable.Range(1, 100).Sum(); });
Console.WriteLine("Task1.IsCompleted:{0}",Task1.IsCompleted);
Console.WriteLine("Task1.IsCompleted:{0}", Task1.Result);//如果方法未完成，則會等待直到計算完成，得到返回值才運行下去。
Console.WriteLine("Task1.IsCompleted:{0}", Task1.IsCompleted);
}

結果如下：

轉存失敗重新上傳取消

異常拋出

和線程不同，Task中拋出的異常可以捕獲，但是也不是直接捕獲，而是由調用Wait()方法或者訪問Result屬性的時候，由他們獲得異常，將這個異常包裝成AggregateException類型，再重新拋出捕獲。

static void Main(string[] args)
{
try
{
Task<int> Task1 = Task.Run<int>(() => { throw new Exception("xxxxxx"); return 1; });
Task1.Wait();
}
catch (Exception ex)//error的類型爲System.AggregateException
{
Console.WriteLine(ex.StackTrace);
Console.WriteLine("-----------------");
Console.WriteLine(ex.InnerException.StackTrace);
}
}

如上代碼，運行結果如下：

轉存失敗重新上傳取消

可以看到異常真正發生的地方。

對於某些匿名的Task（通過 Task.Run方法生成的，不調用wait，也不關心是否運行完成），某些情況下，記錄它們的異常錯誤也是有必要的。這些異常稱作未觀察到的異常（unobserved exceptions）。可以通過訂閱一個全局的靜態事件TaskScheduler.UnobservedTaskException來處理這些異常。只要當一個Task有異常，並且在被垃圾回收的時候，纔會觸發這一個事件。如果Task還處於被引用狀態，或者只要GC不回收這個Task，這個UnobservedTaskException事件就不會被觸發

例子：

static void Main(string[] args)
{
TaskScheduler.UnobservedTaskException += UnobservedTaskException;
Task.Run<int>(() => { throw new Exception("xxxxxx"); return 1; });
Thread.Sleep(1000);
}
static void UnobservedTaskException(object sender, UnobservedTaskExceptionEventArgs e)
{
Console.WriteLine(e.Exception.Message);
Console.WriteLine(e.Exception.InnerException.Message);
}

這樣的代碼直到程序運行完成也爲未能觸發UnobservedTaskException，因爲GC沒有開始做垃圾回收。

在代碼中加入 GC.Collect();

static void Main(string[] args)
{
TaskScheduler.UnobservedTaskException += UnobservedTaskException;
Task.Run<int>(() => { throw new Exception("xxxxxx"); return 1; });
Thread.Sleep(1000);
GC.Collect();
GC.WaitForPendingFinalizers();
}

運行後得到如下：

轉存失敗重新上傳取消

延續任務

延續任務就是說當一個Task完成後，繼續運行下一個任務。通常有2種方法實現。

一種是使用GetAwaiter方法。GetAwaiter方法返回一個TaskAwaiter結構，該結構有一個OnCompleted事件，只需對OnCompleted事件賦值，即可在完成後調用該事件。

static void Main(string[] args)
{
Task<int> Task1 = Task.Run<int>(() => { return Enumerable.Range(1, 100).Sum(); });
var awaiter = Task1.GetAwaiter();
awaiter.OnCompleted(() =>
{
Console.WriteLine("Task1 finished");
int result = awaiter.GetResult();
Console.WriteLine(result); // Writes result
});
Thread.Sleep(1000);
}

運行結果如下：

轉存失敗重新上傳取消

此處調用GetResult()的好處在於，一旦先前的Task有異常，就會拋出該異常。而且該異常和之前演示的異常不同，它不需要經過AggregateException再包裝了。

另一種延續任務的方法是調用ContinueWith方法。ContinueWith返回的任然是一個Task類型。ContinueWith方法有很多重載，算上泛型版本，差不多40個左右的。其中最常用的，就是接受一個Action或者Func委託，而且，這些委託的第一個傳入參數都是Task類型，即可以訪問先前的Task對象。示例：

static void Main(string[] args)
{
Task<int> Task1 = Task.Run<int>(() => {return Enumerable.Range(1, 100).Sum(); });
Task1.ContinueWith(antecedent => {
Console.WriteLine(antecedent.Result);
Console.WriteLine("Runing Continue Task");
});
Thread.Sleep(1000);
}

使用這種ContinueWith方法和GetAwaiter都能實現相同的效果，有點小區別就是ContinueWith如果獲取Result的時候有異常，拋出的異常類型是經過AggregateException包裹的，而GetAwaiter()後的OnCompleted所調用的方法中，如果出錯，直接拋出異常。

生成Task的另一種方法，TaskCompletionSource

使用TaskCompletionSource很簡單，只需要實例化它即可。TaskCompletionSource有一個Task屬性，你可以對該屬性暴露的task做操作，比如讓它wait或者ContinueWith等操作。當然，這個task由TaskCompletionSource完全控制。TaskCompletionSource<TResult>類中有一些成員方法如下：

public class TaskCompletionSource<TResult>
{
public void SetResult (TResult result);
public void SetException (Exception exception);
public void SetCanceled();
public bool TrySetResult (TResult result);
public bool TrySetException (Exception exception);
public bool TrySetCanceled();
...
}

調用以上方法意味着對Task做狀態的改變，將狀態設成completed，faulted或者 canceled。這些方法只能調用一次，不然會有異常。Try的方法可以調多次，只不過返回false而已。

通過一些技巧性的編碼，將線程和Task協調起來，通過Task獲得線程運行的結果。

示例代碼：

static void Main(string[] args)
{
var tcs = new TaskCompletionSource<int>();
new Thread(() => {
Thread.Sleep(5000);
int i = Enumerable.Range(1, 100).Sum();
tcs.SetResult(i); }).Start();//線程把運行計算結果，設爲tcs的Result。
Task<int> task = tcs.Task;
Console.WriteLine(task.Result); //此處會阻塞，直到匿名線程調用tcs.SetResult(i)完畢
}

說明一下以上代碼：

tcs是TaskCompletionSource<int>的一個實例，即這個Task返回的肯定是一個int類型。

獲得tcs的Task屬性，讀取並打印該屬性的值。那麼 Console.WriteLine(task.Result);其實是會阻塞的，直到task的result被賦值之後，纔會取消阻塞。而對task.result的賦值正在一個匿名線程中做的。也就是說，一直等到匿名線程運行結束，把運行結果賦值給tcs後，task.Result的值纔會被獲得。這正是變相的實現了線程同步的功能，並且可以獲得線程的運行值。而此時的線程並不是運行在線程池上的。

我們可以定義一個泛型方法，來實現一個Task對象，並且運行Task的線程不是線程池線程：

Task<TResult> Run<TResult>(Func<TResult> function)
{
var tcs = new TaskCompletionSource<TResult>();
Thread t = new Thread(() =>
{
try { tcs.SetResult(function()); }
catch (Exception ex) { tcs.SetException(ex); }
});
t.IsBackground = true;
t.Start();//啓動線程
return tcs.Task;
}

比如什麼一個泛型方法，接受的參數是Func委託，返回的是Task類型。

該方法中啓動一個線程t，把t設爲後臺線程，該線程運行的內容就是傳入的Func委託，並將Func委託的運行後的返回值通過tcs.SetResult賦給某個task。同時，如果有異常的話，就把異常賦給，某個task，然後將這個task返回。這樣，直到線程運行完畢，才能得到task.Result的值。調用的時候：

Task<int> task = Run(() => { Thread.Sleep(5000); return Enumerable.Range(1, 100).Sum(); });
Console.Write(task.Result);//這句會阻塞當前線程，直到task的result值被賦值才行。

TaskCompletionSource的另一個強大用處，是可以創建Task，而不綁定任何線程，比如，我們可以通過TaskCompletionSource實現對某一個方法的延遲調用。

代碼示例：

static Task<int> delayFunc()
{
var tcs = new TaskCompletionSource<int>();
var timer = new System.Timers.Timer(5000) { AutoReset = false };
timer.Elapsed += (sender, e) => {
timer.Dispose();
int i = Enumerable.Range(1, 100).Sum();
tcs.SetResult(i);
};
timer.Start();
return tcs.Task;
}

說明：

delayFunc()方法使用了一個定時器，5秒後，定時器事件觸發，將i的值賦給某個task的result。返回的是tcs.Task屬性，調用方式:

var task = delayFunc();
Console.Write(task.Result);

task變量得到賦值後，要讀取Result值，必須等到tcs.SetResult(i);運行完成才行。這就相當於實現了延遲某個方法。

當然Task自身提供了Delay方法，使用方法如下：

Task.Delay (5000).GetAwaiter().OnCompleted (() => Console.WriteLine (42));
或者:
Task.Delay (5000).ContinueWith (ant => Console.WriteLine (42));

Delay方法是相當於異步的Thread.Sleep();

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參考資料：《C# 5.0 IN A NUTSHELL》

MSDN官方資料

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