一:Task的优势

ThreadPool相比Thread来说具备了很多优势,但是ThreadPool却又存在一些使用上的不方便。比如:

1: ThreadPool不支持线程的取消、完成、失败通知等交互性操作;

2: ThreadPool不支持线程执行的先后次序;

以往,如果开发者要实现上述功能,需要完成很多额外的工作,现在,FCL中提供了一个功能更强大的概念:Task。Task在线程池的基础上进行了优化,并提供了更多的API。在FCL4.0中,如果我们要编写多线程程序,Task显然已经优于传统的方式。

以下是一个简单的任务示例:

static void Main(string[] args)
{
Task t = new Task(() =>
{
Console.WriteLine("任务开始工作……");
//模拟工作过程
Thread.Sleep();
});
t.Start();
t.ContinueWith((task) =>
{
Console.WriteLine("任务完成,完成时候的状态为:");
Console.WriteLine("IsCanceled={0}\tIsCompleted={1}\tIsFaulted={2}", task.IsCanceled, task.IsCompleted, task.IsFaulted);
});
Console.ReadKey();
}
二:Task的完成状态
任务Task有这样一些属性,让我们查询任务完成时的状态: : IsCanceled,因为被取消而完成; : IsCompleted,成功完成; : IsFaulted,因为发生异常而完成 需要注意的是,任务并没有提供回调事件来通知完成(像BackgroundWorker一样),它通过启用一个新任务的方式来完成类似的功能。ContinueWith方法可以在一个任务完成的时候发起一个新任务,这种方式天然就支持了任务的完成通知:我们可以在新任务中获取原任务的结果值。

下面是一个稍微复杂一点的例子,同时支持完成通知、取消、获取任务返回值等功能:

static void Main(string[] args)
{
CancellationTokenSource cts = new CancellationTokenSource();
Task<int> t = new Task<int>(() => Add(cts.Token), cts.Token);
t.Start();
t.ContinueWith(TaskEnded);
//等待按下任意一个键取消任务
Console.ReadKey();
cts.Cancel();
Console.ReadKey();
} static void TaskEnded(Task<int> task)
{
Console.WriteLine("任务完成,完成时候的状态为:");
Console.WriteLine("IsCanceled={0}\tIsCompleted={1}\tIsFaulted={2}", task.IsCanceled, task.IsCompleted, task.IsFaulted);
Console.WriteLine("任务的返回值为:{0}", task.Result);
} static int Add(CancellationToken ct)
{
Console.WriteLine("任务开始……");
int result = ;
while (!ct.IsCancellationRequested)
{
result++;
Thread.Sleep();
}
return result;
}
在任务开始后大概3秒钟的时候按下键盘,会得到如下的输出:
任务开始……
任务完成,完成时候的状态为:
IsCanceled=False IsCompleted=True IsFaulted=False
任务的返回值为:

你也许会奇怪,我们的任务是通过Cancel的方式处理,为什么完成的状态IsCanceled那一栏还是False。这是因为在工作任务中,我们对于IsCancellationRequested进行了业务逻辑上的处理,并没有通过ThrowIfCancellationRequested方法进行处理。如果采用后者的方式,如下:

static void Main(string[] args)
{
CancellationTokenSource cts = new CancellationTokenSource();
Task<int> t = new Task<int>(() => AddCancleByThrow(cts.Token), cts.Token);
t.Start();
t.ContinueWith(TaskEndedByCatch);
//等待按下任意一个键取消任务
Console.ReadKey();
cts.Cancel();
Console.ReadKey();
} static void TaskEndedByCatch(Task<int> task)
{
Console.WriteLine("任务完成,完成时候的状态为:");
Console.WriteLine("IsCanceled={0}\tIsCompleted={1}\tIsFaulted={2}", task.IsCanceled, task.IsCompleted, task.IsFaulted);
try
{
Console.WriteLine("任务的返回值为:{0}", task.Result);
}
catch (AggregateException e)
{
e.Handle((err) => err is OperationCanceledException);
}
} static int AddCancleByThrow(CancellationToken ct)
{
Console.WriteLine("任务开始……");
int result = ;
while (true)
{
ct.ThrowIfCancellationRequested();
result++;
Thread.Sleep();
}
return result;
}

那么输出为:

任务开始……
任务完成,完成时候的状态为:
IsCanceled=True IsCompleted=True IsFaulted=False

在任务结束求值的方法TaskEndedByCatch中,如果任务是通过ThrowIfCancellationRequested方法结束的,对任务求结果值将会抛出异常OperationCanceledException,而不是得到抛出异常前的结果值。这意味着任务是通过异常的方式被取消掉的,所以可以注意到上面代码的输出中,状态IsCancled为True。

再一次,我们注意到取消是通过异常的方式实现的,而表示任务中发生了异常的IsFaulted状态却还是等于False。这是因为ThrowIfCancellationRequested是协作式取消方式类型CancellationTokenSource的一个方法,CLR进行了特殊的处理。CLR知道这一行程序开发者有意为之的代码,所以不把它看作是一个异常(它被理解为取消)。要得到IsFaulted等于True的状态,我们可以修改While循环,模拟一个异常出来:

while (true)
{
//ct.ThrowIfCancellationRequested();
if (result == )
{
throw new Exception("error");
}
result++;
Thread.Sleep();
}

模拟异常后的输出为:

任务开始……
任务完成,完成时候的状态为:
IsCanceled=False IsCompleted=True IsFaulted=True
三:任务工厂
Task还支持任务工厂的概念。任务工厂支持多个任务之间共享相同的状态,如取消类型CancellationTokenSource就是可以被共享的。通过使用任务工厂,可以同时取消一组任务:
static void Main(string[] args)
{
CancellationTokenSource cts = new CancellationTokenSource();
//等待按下任意一个键取消任务
TaskFactory taskFactory = new TaskFactory();
Task[] tasks = new Task[]
{
taskFactory.StartNew(() => Add(cts.Token)),
taskFactory.StartNew(() => Add(cts.Token)),
taskFactory.StartNew(() => Add(cts.Token))
};
//CancellationToken.None指示TasksEnded不能被取消
taskFactory.ContinueWhenAll(tasks, TasksEnded, CancellationToken.None);
Console.ReadKey();
cts.Cancel();
Console.ReadKey();
} static void TasksEnded(Task[] tasks)
{
Console.WriteLine("所有任务已完成!");
}

以上代码输出为:

  1. 任务开始……
  2. 任务开始……
  3. 任务开始……
  4. 所有任务已完成(取消)!

本建议演示了Task(任务)和TaskFactory(任务工厂)的使用方法。Task甚至进一步优化了后台线程池的调度,加快了线程的处理速度。在FCL4.0时代,使用多线程,我们理应更多地使用Task。

下面说下如何正确停止线程

开发者总尝试对自己的代码有更多的控制。“让那个还在工作的线程马上停止下来”就是诸多要求中的一种。然而事与愿违,这里面至少存在两个问题:

第一个问题是:正如线程不能立即启动一样,线程也并不能说停就停。无论采用何种方式通知工作线程需要停止,工作线程都会忙完手头最紧要的活,然后在它觉得合适的时候退出。以最传统的Thread.Abort方法为例,如果线程当前正在执行的是一段非托管代码,那么CLR就不会抛出ThreadAbortException,只有当代码继续回到CLR中时,才会引发ThreadAbortException。当然,即便是在CLR环境中,ThreadAbortException也不会立即引发。

其次,正确停止线程,不在于调用者采取了什么行为(如最开始的Thread.Abort()方法),而更多依赖于工作线程是否能主动响应调用者的停止请求。大体机制是,如果线程需要被停止,那么线程自身就得负责开放给调用者这样的接口:Cancled,然后线程在工作的同时,还得以某种频率检测Cancled标识,若检测到Cancled,线程自己负责退出。

FCL现在为我们提供了标准的取消模式:协作式取消(Cooperative Cancellation)。协作式取消的机制就是上文提到的机制。下面是一个最基础的协作式取消的样例:

CancellationTokenSource cts = new CancellationTokenSource();
Thread t = new Thread(() =>
{
while (true)
{
if (cts.Token.IsCancellationRequested)
{
Console.WriteLine("线程被终止!");
break;
}
Console.WriteLine(DateTime.Now.ToString());
Thread.Sleep();
}
});
t.Start();
Console.ReadLine();
cts.Cancel();

调用者使用CancellationTokenSource的Cancle方法通知工作线程退出。工作线程则以大致1000毫秒的频率一边工作,一边检查是否有外界传入进来的Cancel信号。若有这样的信号,则负责退出。可以看到,在正确停止线程的机制中,真正起到主要作用的是线程本身。样例中的工作代码比较简单,不过也足以说明问题。更复杂的计算式的工作,也应该以这样的一种方式,妥善而正确地处理退出。

协作式取消中的关键类型是CancellationTokenSource。它有一个关键属性Token,Token是一个名为CancellationToken的值类型。CancellationToken继而进一步提供了布尔值的属性IsCancellationRequested作为需要取消工作的标识。CancellationToken还有一个方法尤其值得注意,那就是Register方法。它负责传递一个Action委托,在线程停止的时候被回调,使用方法如:

            cts.Token.Register(() =>
{
Console.WriteLine("工作线程被终止了。");
});

本建议中的例子使用Thread进行了演示,使用ThreadPool也是一样的模式,这里就不再赘述。后面我们还会讲到任务Task,它依赖于CancellationTokenSource和CancellationToken完成了所有的取消控制。

http://blog.csdn.net/djc11282/article/details/17524013

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