C#多线程(14)：任务基础②

目录

• 并行任务的 task.whenany
• 定时任务 taskscheduler 类

上一篇，我们学习了任务的基础，学会多种方式场景任务和执行，异步获取返回结果等。上一篇讲述的知识比较多，这一篇只要是代码实践和示例操作。

判断任务状态

属性	说明
iscanceled	获取此 task 实例是否由于被取消的原因而已完成执行。
iscompleted	获取一个值，它表示是否已完成任务。
iscompletedsuccessfully	了解任务是否运行到完成。
isfaulted	获取 task是否由于未经处理异常的原因而完成。
status	获取此任务的 taskstatus。

要检测一个任务是否出错(指任务因未经处理的异常而导致工作终止)，要使用 iscanceled 和 isfaulted 两个属性，只要任务抛出异常，isfaulted 为 true。但是取消任务本质是抛出 operationcancelexcetion 异常，不代表任务出错。

即使任务抛出了未经处理的异常，也算是完成了任务，因此 iscompleted 属性，会为 true。

示例如下：

代码有点多，不易观察，请复制到程序中运行。

    class program
    {
        static void main()
        {
            // 正常任务
            task task1 = new task(() =>
            {
            });
            task1.start();
            thread.sleep(timespan.fromseconds(1));
            getresult(task1.iscanceled, task1.isfaulted);
            console.writeline("任务是否完成：" + task1.iscompleted);
            console.writeline("-------------------");
            
            // 异常任务
            task task2 = new task(() =>
            {
                throw new exception();
            });
            task2.start();
            thread.sleep(timespan.fromseconds(1));
            getresult(task2.iscanceled, task2.isfaulted);
            console.writeline("任务是否完成：" + task2.iscompleted);
            console.writeline("-------------------");
            thread.sleep(timespan.fromseconds(1));

            cancellationtokensource cts = new cancellationtokensource();
            // 取消任务
            task task3 = new task(() =>
            {
                thread.sleep(timespan.fromseconds(3));
            }, cts.token);
            task3.start();
            cts.cancel();
            thread.sleep(timespan.fromseconds(1));
            getresult(task3.iscanceled, task3.isfaulted);
            console.writeline("任务是否完成：" + task3.iscompleted);
            console.readkey();
        }

        public static void getresult(bool iscancel, bool isfault)
        {
            if (iscancel == false && isfault == false)
                console.writeline("没有异常发生");
            else if (iscancel == true)
                console.writeline("任务被取消");
            else
                console.writeline("任务引发了未经处理的异常");
        }
    }

再说父子任务

在上一篇文章中《c#多线程(13)：任务基础①》，我们学习了父子任务，父任务需要等待子任务完成后才算完成任务。

上一章只是给出示例，没有明确说明场景和实验结果，这里重新写一个示例来补充。

非父子任务：

外层任务不会等待内嵌的任务完成，直接完成或返回结果。

        static void main()
        {
            //两个任务没有从属关系，是独立的
            task<int> task = new task<int>(() =>
            {
                // 非子任务
                task task1 = new task(() =>
                {
                    thread.sleep(timespan.fromseconds(1));
                    for (int i = 0; i < 5; i++)
                    {
                        console.writeline("     内层任务1");
                        thread.sleep(timespan.fromseconds(0.5));
                    }
                });
                task1.start();
                return 666;
            });
            task.start();
            console.writeline($"任务运算结果是：{task.result}");
            console.writeline("\n-------------------\n");
            console.readkey();
            }

父子任务：

父任务等待子任务完成后，才能算完成任务，然后返回结果。

        static void main()
        {
            // 父子任务
            task<int> task = new task<int>(() =>
            {
                // 子任务
                task task1 = new task(() =>
                {
                    thread.sleep(timespan.fromseconds(1));
                    for (int i = 0; i < 5; i++)
                    {
                        console.writeline("     内层任务1");
                        thread.sleep(timespan.fromseconds(0.5));
                    }
                }, taskcreationoptions.attachedtoparent);
                task1.start();

                console.writeline("最外层任务");
                return 666;
            });

            task.start();
            console.writeline($"任务运算结果是：{task.result}");
            console.writeline("\n-------------------\n");

            console.readkey();
        }

组合任务/延续任务

task.continuewith() 方法创建一个在 任务(task)实例 完成时异步执行的延续任务。

task.continuewith() 的重载方法非常多，可以参考：

这里我们使用的构造函数定义如下：

public task continuewith(action<task> continuationaction);

一个简单的示例：

            task task = new task(() =>
            {
                console.writeline("     第一个任务");
                thread.sleep(timespan.fromseconds(2));
            });

            // 接下来第二个任务
            task.continuewith(t =>
            {
                console.writeline($"     第二个任务}");
                thread.sleep(timespan.fromseconds(2));
            });
            task.start();

一个任务(task) 是可以设置多个延续任务的，这些任务是并行的，例如：

        static void main()
        {
            task task = new task(() =>
            {
                console.writeline("     第一个任务");
                thread.sleep(timespan.fromseconds(1));
            });

            // 任务①
            task.continuewith(t =>
            {
                for (int i = 0; i < 5; i++)
                {
                    console.writeline($"    任务① ");
                    thread.sleep(timespan.fromseconds(1));
                }
            });

            // 任务②
            task.continuewith(t =>
            {
                for (int i = 0; i < 5; i++)
                {
                    console.writeline($"     任务②");
                    thread.sleep(timespan.fromseconds(1));
                }
            });

            // 任务① 和 任务② 属于同级并行任务

            task.start();
            }

通过多次实现延续/组合任务，会实现强有力的任务流程。

复杂的延续任务

经过上一小节，我们学习了 continuewith() 来延续任务，现在我们来学习更多的重载方法，实现更加复杂的延续。

continuewith() 重载方法很多，它们的参数都含有下面几种参数之一或多个。

• continuationaction

  类型：action 或 func

一个要执行的任务。

• state

  类型：object

给延续任务传递的参数。

• cancellationtoken

  类型：cancellationtoken

取消标记。

• continuationoptions

  类型：taskcontinuationoptions

控制延续任务的创建和特性。

• scheduler

  类型：taskscheduler

要与延续任务关联并用于其执行过程的 taskscheduler。

前面四个参数(类型)，在以往的文章中已经出现过，这里就不再赘述；taskscheduler 类型，这里先讲解，后面再说。

注意 taskcreationoptions 和 taskcontinuationoptions 的区别，在前一篇我们学习过 taskcreationoptions。这里来学习 taskcontinuationoptions 。

taskcontinuationoptions 可以在以下重载上使用：

continuewith(action, cancellationtoken, taskcontinuationoptions, taskscheduler)

continuewith(action>, taskcontinuationoptions

在延续中，这样使用是无效的：

            task task = new task(() =>
            {
                console.writeline("     第一个任务");
                thread.sleep(timespan.fromseconds(1));
            });
            task.continuewith(t =>
            {
                for (int i = 0; i < 5; i++)
                {
                    console.writeline($"    任务① ");
                    thread.sleep(timespan.fromseconds(1));
                }
            },taskcontinuationoptions.attachedtoparent);

因为 taskcontinuationoptions 需要有嵌套关系的父子任务，才能生效。

正确使用方法：

        static void main()
        {
            // 父子任务
            task<int> task = new task<int>(() =>
            {
                // 子任务
                task task1 = new task(() =>
                {
                    thread.sleep(timespan.fromseconds(1));
                    console.writeline("     内层任务1");
                    thread.sleep(timespan.fromseconds(0.5));
                }, taskcreationoptions.attachedtoparent);

                task1.continuewith(t =>
                {
                    thread.sleep(timespan.fromseconds(1));
                    console.writeline("内层延续任务，也属于子任务");
                    thread.sleep(timespan.fromseconds(0.5));
                }, taskcontinuationoptions.attachedtoparent);

                task1.start();

                console.writeline("最外层任务");
                return 666;
            });

            task.start();
            console.writeline($"任务运算结果是：{task.result}");
            console.writeline("\n-------------------\n");

            console.readkey();
        }

并行(异步)处理任务

这里我们来学习 task.whenall() 方法的使用。

task.whenall() ：等待提供的所有 task 对象完成执行过程

使用示例如下：

        static void main()
        {
            list<task> tasks = new list<task>();

            for (int i = 0; i < 5; i++)
                tasks.add(task.run(() =>
                {
                    console.writeline($"任务开始执行");
                }));

            // public static task whenall(ienumerable<task> tasks);

            // 相当于多个任务，生成一个任务
            task taskone = task.whenall(tasks);
            // 不需要等待的话就去除
            taskone.wait();

            console.readkey();
        }

task taskone = task.whenall(tasks); 可以写成 task.whenall(tasks);，返回的 task 对象可以用来判断任务执行情况。

要注意，下面这样是无效的：

你可以修改上面的代码进行测试。

                tasks.add(new task(() =>
                {
                    console.writeline($"任务开始执行");
                }));

我也不知道为啥 new task() 不行。。。

如果任务有返回值，则可以使用下面这种方法

        static void main()
        {
            list<task<int>> tasks = new list<task<int>>();

            for (int i = 0; i < 5; i++)
                tasks.add(task.run<int>(() =>
                {
                    console.writeline($"任务开始执行");
                    return new random().next(0,10);
                }));

            task<int[]> taskone = task.whenall(tasks);

            foreach (var item in taskone.result)
                console.writeline(item);

            console.readkey();
        }

并行(同步)处理任务

task.waitall()：等待提供的所有 task 对象完成执行过程。

我们来看看 task.waitall() 其中一个重载方法的定义：

public static bool waitall (task[] tasks, int millisecondstimeout, cancellationtoken cancellationtoken);

• tasks 类型：task[]

要执行的所有任务。

• millisecondstimeout 任务：int32

等待的毫秒数，-1 表示无限期等待。

• cancellationtoken 类型：cancellationtoken

等待任务完成期间要观察的 cancellationtoken。

task.waitall() 的示例如下：

        static void main()
        {
            list<task> tasks = new list<task>();

            for (int i = 0; i < 5; i++)
                tasks.add(task.run(() =>
                {
                    console.writeline($"任务开始执行");
                }));

            task.waitall(tasks.toarray());

            console.readkey();
        }

task.waitall() 会让当前线程等待所有任务执行完毕。并且 task.waitall() 是没有泛型的，也么没有返回结果。

并行任务的 task.whenany

task.whenany() 和 task.whenall() 使用上差不多，task.whenall() 当所有任务都完成时，才算完成，而 task.whenany() 只要其中一个任务完成，都算完成。

这一点可以参考上面的 父子任务。

参考使用示例如下：

        static void main()
        {
            list<task> tasks = new list<task>();

            for (int i = 0; i < 5; i++)
                tasks.add(task.run(() =>
                {
                    thread.sleep(timespan.fromseconds(new random().next(0, 5)));
                    console.writeline("     正在执行任务");
                }));
            task taskone = task.whenany(tasks);
            taskone.wait(); // 任意一个任务完成，就可以解除等待

            console.writeline("有任务已经完成了");

            console.readkey();
        }

当然，task.whenany() 也有泛型方法，可以返回结果。

并行任务状态

task.status 属性可以获取任务的状态。其属性类型是一个 taskstatus 枚举，其定义如下：

枚举	值	说明
canceled	6	已经通过 cancellationtoken 取消任务。
created	0	该任务已初始化，但尚未被计划。
faulted	7	由于未处理异常的原因而完成的任务。
rantocompletion	5	已成功完成执行的任务。
running	3	该任务正在运行，但尚未完成。
waitingforactivation	1	该任务正在等待 .net framework 基础结构在内部将其激活并进行计划。
waitingforchildrentocomplete	4	该任务已完成执行，正在隐式等待附加的子任务完成。
waitingtorun	2	该任务已被计划执行，但尚未开始执行。

在使用并行任务时，task.status 的值，有一定规律：

• 如果有其中一个任务出现未经处理的异常，那么返回taskstatus.faulted；

• 如果所有任务都出现未经处理的异常，会返回 taskstatus. rantocompletion ；

• 如果其中一个任务被取消(即使出现未经处理的异常)，会返回 taskstaus.canceled；

循环中值变化问题

请运行测试下面两个示例：

        static void main()
        {
            for (int i = 0; i < 5; i++)
                new thread(() =>
                {
                    console.writeline($"i = {i}");
                }).start();

            console.readkey();
        }

        static void main()
        {
            list<task> tasks = new list<task>();

            for (int i = 0; i < 5; i++)
                tasks.add(task.run(() =>
                {
                    console.writeline($"i = {i}");
                }));
            task taskone = task.whenall(tasks);
            taskone.wait();

            console.readkey();
        }

你会发现，两个示例的结果并不是 1,2,3,4,5，而是 5,5,5,5,5。

这个问题称为 race condition(竞争条件)，可以参考*：

https://en.wikipedia.org/wiki/race_condition

微软文档里面也有关于此问题的说明，请参考：

由于 i 在整个生命周期，内存都是在同一个位置，每个线程或任务对其值得使用，都是指向相同位置的。

这样就行了：

        static void main()
        {
            for (int i = 0; i < 5; i++)
            {
                int tmp = i;
                new thread(() =>
                {
                    console.writeline($"i = {tmp}");
                }).start();
            }

            console.readkey();
        }

这样是无效的：

            for (int i = 0; i < 5; i++)
                new thread(() =>
                {
                    int tmp = i;
                    console.writeline($"i = {tmp}");
                }).start();

定时任务 taskscheduler 类

taskscheduler 类：表示一个处理将任务排队到线程中的低级工作的对象。

网上大多数示例是 wpf 、winform的，微软文档也是很复杂的样子：

貌似 taskscheduler 主要对 synchronizationcontext 进行控制，也就是说是对 ui 起作用。

笔者不写 wpf 和 winform ，所以，这个东西，跳过。哈哈哈哈。