[深入学习C#]C#实现多线程的方式：Task—

简介

　　.NET 4包含新名称空间System.Threading.Tasks，它包含的类抽象出了线程功能。在后台使用ThreadPool。任务表示应完成的某个单元的工作。这个单元的工作可以在单独的线程中运行,也可以以同步方式启动一个任务,这需要等待主调线程。使用任务不仅可以获得一个抽象层,还可以对底层线程进行很多控制。
　　在安排需要完成的工作时,任务提供了非常大的灵活性。例如，可以定义连续的工作—— 在一个任务完成后该执行什么工作。这可以区分任务成功与否。另外，还可以在层次结构中安排任务。例如，父任务可以创建新的子任务。这可以创建一种依赖关系，这样，取消父任务，也会取消其子任务。

启动任务

　　要启动任务,可以使用 TaskFactory类或 Task类的构造函数和 Start()方法。Task类的构造函数在创建任务上提供的灵活性较大。
　　在启动任务时，会创建Task类的一个实例,利用Action或Action<object>委托不带参数或带一个object参数 ,可以指定应运行的代码，这类似于Thread类。下面定义了一个无参数的方法。在实现代码中,把任务的ID写入控制台中:
　　

static void TaskMethod()

{

    Console.WriteLine("running in a task");

    Console.WriteLine("Task id: {0}",Task.CurrentId);

}

　　在上面的代码中,可以看到启动新任务的不同方式。第一种方式使用实例化TaskFactory类 ,在其中把 TaskMedlod()方法传递给StartNew()方法,就会立即启动任务。第二种方式使用 Task类的构造函数。实例化 Task对象时,任务不会立即运行,而是指定 Created状态。接着调用 Task类的Start()方法,来启动任务。使用Task类时,除了调用 Start()方法,还可以调用RunSynchronously()方法。这样,任务也会启动,但在调用者的当前线程中它正在运行,调用者需要一直等待到该任务结束。默认情况下,任务是异步运行的。
　　

    //using task factory

    TaskFactory tf = new TaskFactory();

    Task t1 = tf.StartNew(TaskMethod);

    //using the task factory via a task

    Task t2 = Task.TaskFactory.StartNew(TaskMethod);

    //using Task constructor

    Task t3 = new Task(TaskMethod);

    t3.Start();

　　使用Task类的构造函数和TaskFactory类的StartNew()方法时,都可以传递TaskCreationOptions枚举中的值。设置LongRunning选项,可以通知任务调度器,该任务需要较长时间执行,这样调度器更可能使用新线程。如果该任务应关联到父任务上,而父任务取消了,则该任务也应取消,此时应设置 AuachToParent选项。PreferFairness的值表示,调度器应提取出已在等待的第一个任务。如果一个任务在另一个任务内部创建,这就不是默认情况。如果任务使用子任务创建了其他工作,子任务就优先于其他任务。它们不会排在线程池队列中的最后。如果这些任务应以公平的方式与所有其他任务一起处理,就设置该选项为PreferFairness。
　　

Task t4 = new Task(TaskMethod, TaskCreationOptions.PreferFairness);

t4.Start();

连续任务

　　通过任务,可以指定在任务完成后,应开始运行另一个特定任务,例如,一个使用前一个任务的结果的新任务,如果前一个任务失败了,这个任务就应执行一些清理工作。
　　任务处理程序或者不带参数或者带一个对象参数,而连续处理程序有一个 Task类型的参数,这里可以访问起始任务的相关信息:
　　

static void DoOnFirst()

{

    Console.WriteLine("doing some task {0}",Task.CurrentId);

    Thread.Sleep(3000);

}

static void DoOnSecond(Task t)

{

    Console.WriteLine("task {0} finished", t.Id);

    Console.WriteLine("this task id {0}", Task.CurrentId);

    Console.WriteLine("do some cleanup");

    Thread.Sleep(3000);

}

　　连续任务通过在任务上调用ContinueWith()方法来定义。也可以使用TaskFactory类来定义。t1.ContinueWith(DoOnSecond)方法表示,调用DoOnSecond()方法的新任务应在任务t1结束时立即启动。在一个任务结束时,可以启动多个任务,连续任务也可以有另一个连续任务,如下面的例子所示:

Task t1 = new Task(DoOnFirst);

Task t2 = t1.ContinueWith(DoOnSecond);

Task t3 = t1.ContinueWith(DoOnSecond);

Task t4 = t2.ContinueWith(DoOnSecond);

　　
　　无论前一个任务是如何结束的,前面的连续任务总是在前一个任务结束时启动。使用TaskContinuationOptions枚举中的值,可以指定,连续任务只有在起始任务(或失败)结束时启动。一些可能的值是OnlyOnFaulted、 NotOnFaulted、 OnlyOnCanceled、 NotOnCanceled和OnlyOnRanToCompletion。
　　

Task t5 = t1.ContinueWith(DoOnError, TaskContinuationOptions.OnlyOnFaulted);

任务层次结构

　　利用任务连续性,可以在一个任务结束后启动另一个任务。任务也可以构成一个层次结构。一个任务启动一个新任务时,就启动了一个父/子层次结构。
　　下面的代码段在父任务内部新建一个任务。创建子任务的代码与创建父任务的代码相同,唯一的区别是这个任务从另一个任务内部创建。
　　

static void ParentAndChild()

{

    var parent = new Task(ParentTask);

    parent.Start();

    Thread.Sleep(2000);

    Console.WriteLine(parent.Status);

    Thread.Sleep(4000);

    Console.WriteLine(parent.Status);

}

static void ParentTask()

{

    Console.WriteLine("task id {0}", Task.CurrentId);

    var child = new Task(ChildTask);

    child.Start();

    Thread.Sleep(1000);

    Console.WriteLine("parent started child");

}

static void ChildTask()

{

    Console.WriteLine("child");

    Thread.Sleep(5000);

    Console.WriteLine("child finished");

}

　　如果父任务在子任务之前结束,父任务的状态就显示为WaitingForChildrenToComplete。只要子任务也结束时,父任务的状态就变成RanToCompletion。当然,如果父任务用TaskCreationOptions枚举中的 DetachedFromParent创建子任务时,这就无效。

任务的结果

　　任务结束时,它可以把一些有用的状态信息写到共享对象中。这个共享对象必须是线程安全的。另一个选项是使用返回某个结果的任务。使用 Task类的泛型版本,就可以定义返回某个结果的任务的返回类型。
　　为了返回某个结果任务调用的方法可以声明为带任意返回类型。示例方法TaskWithResult()利用一个元组返回两个int值。该方法的输入可以是void或object类型,如下所示:
　　

static Tuple<int, int> TaskWithResult(object division)

{

    Tuple<int, int> div =(Tuple<int, int>)division;

    int result = div.Item1/div.Item2;

    int reminder = div.Item1%div.Item2;

    Console.WriteLine("task creates a result...");

    return Tuple.Create<int, int>(result, reminder);

}

　　定义一个调用 StartWithResult()方法的任务时,要使用泛型类Task<Tresult>。泛型参数定义了返回类型。通过构造函数,把这个方法传递给Func委托,第二个参数定义了输入值。因为这个任务在object参数中需要两个输入值,所以还创建了一个元组。接着启动该任务。 Task实例t1的Result属性被禁用,并一直等到该任务完成。任务完成后,Result属性包含任务的结果。
　　

var t1 = new Task<Tuple<int, int>>(TaskWithResult, Tuple.Create<int, int>(8, 3));

t1.Start();

Console.WriteLine(t1.Result);

t1.Wait();

Console.WriteLine("result from task: {0} {1}",t1.Result.Item1, t1.Result.Item2);

　　备注：上例中，Task<Tresult>构造函数调用了TaskFactory.StartNew 方法的 (Func<Object, TResult>, Object)重载。
　　function
　　　　类型：System.Func<Object, TResult>
　　　　一个函数委托，可返回能够通过任务获得的将来结果。

　　state
　　　　类型：System.Object
　　　　包含 function 委托所用数据的对象。

　　因此我们可以知道，为什么在实例化t1的时候，为什么要创建一个新的Tuple对象了。