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改善C#程序的建议9:使用Task代替ThreadPool和Thread

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:

staticvoid Main(string[] args)
{
Task t
=new Task(() =>
{
Console.WriteLine(
"任务开始工作……");
//模拟工作过程
Thread.Sleep(5000);
});
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:

1: IsCanceled,因为被取消而完成;

2: IsCompleted,成功完成;

3: 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:

staticvoid 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();
}

staticvoid 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);
}

staticint Add(CancellationToken ct)
{
Console.WriteLine(
"任务开始……");
int result =0;
while (!ct.IsCancellationRequested)
{
result
++;
Thread.Sleep(
1000);
}
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:
3

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:

staticvoid 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();
}

staticvoid 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);
}
}

staticint AddCancleByThrow(CancellationToken ct)
{
Console.WriteLine(
"任务开始……");
int result =0;
while (true)
{
ct.ThrowIfCancellationRequested();
result
++;
Thread.Sleep(
1000);
}
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 ==5)
{
thrownew Exception("error");
}
result
++;
Thread.Sleep(
1000);
}

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:

staticvoid 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();
}

staticvoid TasksEnded(Task[] tasks)
{
Console.WriteLine(
"所有任务已完成!");
}

以上代码输出为:

任务开始……
任务开始……
任务开始……
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。

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posted @ 2011-05-13 08:35  陆敏技  阅读(48600)  评论(40编辑  收藏
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