使用 .NET4 中的Task优化线程池【.NET4 多核并行】

    阅读本篇前，读者需对.NET4 System.Threading.Tasks 以及 Task Schedulers 有一定的了解。如果不是很了解，请查阅以下相关信息：

   Task: http://msdn.microsoft.com/en-us/library/system.threading.tasks.task%28VS.100%29.aspx

   Task Schedulers: http://msdn.microsoft.com/en-us/library/dd997402.aspx

     首先回顾相关场景：最近工作需要一直在.NET4下编写window service。在WindowsService下使用了多线程相关技术。期间就用了到了线程池。使用线程池的目的：在系统中进行多线程并发也担心并发数量太大影响性能。于是使用线程池进行排队。一批一批执行多线程。当我在使用传统的.NET线程池的过程中碰见了一些问题，请看以下代码：

 try
            {
                ThreadPool.SetMaxThreads(2, 2);

                for (int i = 0; i < 5; i++)
                {
                    ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(InvokeThread1), i);
                }

            }
            catch
            {
                Console.WriteLine("error");
            }

这里建立一个同时2个线程并发的线程池。在上述代码第7行传入InvokeThread1方法：

  static void InvokeThread1(object obj)
        {
                throw new NullReferenceException();
        }

假设程序发生异常，这个异常却让整个程线程池序崩溃了。主程序并未catch到这个exception。也许您会说这本来就是这样的嘛，有什么好贴出来的。但是在.NET4中我们可以避免掉这个问题。（此时体现出.NET4的异常强大）。还有个问题有必要提到：如果一次有两个线程同时并发（一共要执行5个线程，每次并发2个）。假设其中一个线程执行过程中出现了异常，要让这两个线程以外的三个线程都停止运行，来节省系统资源。传统的线程池也许可以做到，但是控制起来估计不会让你太轻松。但是在.NET4的Task机制中，这些都得到了妥善的解决，现将以上两个问题解决方案给出。如果存在不足的地方，请您指出。

    一、自定义TaskScheduler

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     TaskScheduler代码如下：

//自定义TaskScheduler 
     public class CustomTaskScheduler : TaskScheduler, IDisposable
    {
        //调用Task的线程
         Thread[] _Threads;

        //Task Collection
         BlockingCollection<Task> _Tasks = new BlockingCollection<Task>();

        int _ConcurrencyLevel;


        //设置schedule并发
         public CustomTaskScheduler(int concurrencyLevel)
        {

            _Threads = new Thread[concurrencyLevel];
            this._ConcurrencyLevel = concurrencyLevel;


            for (int i = 0; i < concurrencyLevel; i++)
            {
                _Threads[i] = new Thread(() =>
                {
                    foreach (Task task in _Tasks.GetConsumingEnumerable())
                        this.TryExecuteTask(task);

                });

                _Threads[i].Start();
            }

        }

        protected override void QueueTask(Task task)
        {
            _Tasks.Add(task);
        }


        protected override bool TryExecuteTaskInline(Task task, bool taskWasPreviouslyQueued)
        {

            if (_Threads.Contains(Thread.CurrentThread)) return TryExecuteTask(task);

            return false;
        }

        public override int MaximumConcurrencyLevel
        {
            get
            {
                return _ConcurrencyLevel;
            }
        }


        protected override IEnumerable<Task> GetScheduledTasks()
        {
            return _Tasks.ToArray();
        }


        public void Dispose()
        {
            this._Tasks.CompleteAdding();
            foreach (Thread t in _Threads)
            {
                t.Join();
            }

        }
    }

该scheduler代码很简单，重写相关System.Threading.Tasks.TaskScheduler类下的相关方法即可，代码中已给出相关注释。

   二、使用自定义的TaskScheduler

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  调用TaskScheduler代码：

 List<string> listMsg = new List<string>() { "Task1", "Task2", "Task3", "Task4", "Task5", "Task6" };
            List<Task> listTask = new List<Task>();

            foreach (string msg in listMsg)
            {
                Task myTask = new Task(obj => InvokeThread2((string)obj), msg, token);
                listTask.Add(myTask);
                myTask.Start(customTaskScheduler);
            }

            try
            {
                //等待所有线程全部运行结束
                 Task.WaitAll(listTask.ToArray());
            }
            catch (AggregateException ex)
            {
                //.NET4 Task的统一异常处理机制
                 foreach (Exception inner in ex.InnerExceptions)
                {
                    Console.WriteLine("Exception type {0} from {1}",
                    inner.GetType(), inner.Source);
                }
            }

            Console.ReadLine();

InvokeThread2 相关代码：

static void InvokeThread2(string msg)
        {
            try
            {
                var x = Convert.ToInt32(msg.Replace("Task", "").Trim());
                Console.WriteLine(msg);
                Thread.Sleep(1000 * 5);
                Console.WriteLine("{0} ok", msg);
            }
            catch (Exception ex)
            {
                //如果有异常发生则取消正在排队的所有线程。
                tokenSource.Cancel();
                Exception exception = new Exception("error");
                exception.Source = msg;
                throw exception;
            }
        }

以上代码运行效果如下：

接着在TaskScheduler调用代码中如果将第一行代码listMsg值修改成 List<string> listMsg = new List<string>() { "Task1", "Task2", "TaskA", "Task3", "Task4", "Task5", "Task6", "Task7", "Task8", "Task9" };这时候我们将得到以下结果：

这个运行结果重点要强调的地方为：后面这7个exception。聪明的您或许已经看出来前6个exception属于没有执行的"Task4", "Task5", "Task6", "Task7", "Task8", "Task9"，而最后一个exception才是真正的发生异常的"TaskA"。这里主要用到了Task的统一异常处理机制AggregateException。可以从运行结果得到：Task1,Task2,Task3执行成功了，但是TaskA发生了异常导致了后面排队的"Task4", "Task5", "Task6", "Task7", "Task8", "Task9"都不会执行了。节省了系统资源，同时也提高了系统性能。

  三、小结

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    本文主要用到了的是.NET4 的Task相关技术，Task让我们在多核并行控制的时候更加简单，功能更加强大。如果需进一步了解相关技术，博客园已经有不少教程。微软的MSDN也提供了很多参考资料。 最后希望本文可以给您的开发带来帮助。