4.0中的并行计算和多线程详解(二)

　　多线程部分

　　多线程在4.0中被简化了很多，仅仅只需要用到System.Threading.Tasks.::.Task类，下面就来详细介绍下Task类的使用。

　　一、简单使用

　　开启一个线程，执行循环方法，返回结果。开始线程为Start()，等待线程结束为Wait()。

Code

1.         /// <summary>
2.         /// Task简单使用
3.         /// </summary>
4.         private void Demo1()
5.         {
6.             int i = 0;
7.             Random r = new Random(DateTime.Now.Second);
8.             Task t = new Task(() =>
9.             {
10.                 for (int v = 0; v < 100; v++)
11.                     i += r.Next(100);
12.             });
13.             t.Start();
14.             t.Wait();
15.             Console.WriteLine("这是执行Task1后等待完成：" + i.ToString());
16.             Console.ReadLine();
17.         }

　　比以前使用Thread方便多了吧。上面的例子是使用外部的变量获得结果，下面的例子是用Task<T>直接返回结果，当调用Result属性时，会自动等待线程结束，等同调用了Wait()。代码如下：

Code

1.         /// <summary>
2.         /// Task带返回值
3.         /// </summary>
4.         private void Demo2()
5.         {
6.             Random r = new Random(DateTime.Now.Second);
7.             Task<int> t = new Task<int>(() =>
8.             {
9.                 int i = 0;
10.                 for (int v = 0; v < 100; v++)
11.                     i += r.Next(100);
12.                 return i;
13.             });
14.             t.Start();
15.             Console.WriteLine("这是执行Task1获取返回值：" + t.Result.ToString());
16.             Console.ReadLine();
17.         }

　　总结1：Task的使用比Thread简单很多，减少了同步，等待等等问题，唯一的遗憾是不支持Thread的IsBackground。

　　结论1：如果不需要使用IsBackground，那么尽情的使用Task吧。

　　二、线程执行完毕后调用另一个线程

　　也就是两个线程，有序的执行，这里使用ContinueWith()，t执行完毕后再执行一个task方法，不多说了代码如下：

Code

1.         /// <summary>
2.         /// Task 执行完毕后调用另一个Task
3.         /// </summary>
4.         private void Demo3()
5.         {
6.             Random r = new Random(DateTime.Now.Second);
7.             Task<int> t = new Task<int>(() =>
8.             {
9.                 int i = 0;
10.                 for (int v = 0; v < 100; v++)
11.                     i += r.Next(100);
12.                 return i;
13.             });
14.             t.ContinueWith((Task<int> task) =>
15.             {
16.                 Console.WriteLine("这是执行完毕Task1后继续调用Task2：" + task.Result.ToString());
17.             });
18.             t.Start();
19.             Console.ReadLine();
20.         }

　　也可以直接链式的写下去，代码如下：

Code

1.         /// <summary>
2.         /// Task 执行完毕后调用另一个Task(链式写法)
3.         /// </summary>
4.         private void Demo4()
5.         {
6.             Random r = new Random(DateTime.Now.Second);
7.             Task<int> t = new Task<int>(() =>
8.             {
9.                 int i = 0;
10.                 for (int v = 0; v < 100; v++)
11.                     i += r.Next(100);
12.                 return i;
13.             });
14.             Task t2 = t.ContinueWith((Task<int> task) =>
15.             {
16.                 Console.WriteLine(task.Result.ToString());
17.             });
18.             t2.ContinueWith(task =>
19.             {
20.                 Console.WriteLine("这是执行完毕Task1后继续调用Task2，Task2后调用Task3。");
21.             });
22.             t.Start();
23.             Console.ReadLine();
24.         }

　　结论2：Task可以便捷的将几个方法串行执行。

　　三、带有父子关系的线程/多线程并行开启

　　t带有t1,t2,t3三个子线程，执行t的时候t1,t2,t3可并行处理，t必须等待t1,t2,t3都执行完毕后才能结束。创建子Task时候必须指定参数为AttachedToParent。

Code

1.         /// <summary>
2.         /// 带有父子关系的Task集合，[TaskCreationOptions.AttachedToParent]
3.         ///
4.         /// 值                说明
5.         /// None              默认值，此Task会被排入Local Queue中等待执行，采用LIFO模式。
6.         /// AttachedToParent  建立的Task必须是外围的Task的子Task，也是放入Local Queue，採LIFO模式。
7.         /// LongRunning       建立的Task不受Thread Pool所管理，直接新增一个Thread来执行此Task，无等待、无排程。
8.         /// PreferFairness    建立的Task直接放入Global Queue中，採FIFO模式。(比上面的优先级低)
9.         /// </summary>
10.         private void Demo5()
11.         {
12.             Task<int> t = new Task<int>(() =>
13.             {
14.                 Task<int> t1 = new Task<int>(() =>
15.                 {
16.                     int i = 0;
17.                     Random r = new Random(DateTime.Now.Second);
18.                     for (int v = 0; v < 100; v++)
19.                         i += r.Next(100);
20.                     return i;
21.                 }, TaskCreationOptions.AttachedToParent);
22.                 Task<int> t2 = new Task<int>(() =>
23.                 {
24.                     int i = 0;
25.                     Random r = new Random(DateTime.Now.Second);
26.                     for (int v = 0; v < 100; v++)
27.                         i += r.Next(100);
28.                     return i;
29.                 }, TaskCreationOptions.AttachedToParent);
30.                 Task<int> t3 = new Task<int>(() =>
31.                 {
32.                     int i = 0;
33.                     Random r = new Random(DateTime.Now.Second);
34.                     for (int v = 0; v < 100; v++)
35.                         i += r.Next(100);
36.                     return i;
37.                 }, TaskCreationOptions.AttachedToParent);
38.                 t1.Start();
39.                 t2.Start();
40.                 t3.Start();
41.                 return t1.Result + t2.Result + t3.Result;
42.             });
43.             t.Start();
44.             t.Wait();
45.             Console.WriteLine("这是带有父子关系的Task集合：" + t.Result.ToString());
46.             Console.ReadLine();
47.         }

　　结论3：多个线程的同时开启在这里也很方便，也不用担心同步等问题。

　　四、Task的中断

　　这个很复杂，就不多说了，代码中有比较详细的介绍。

Code

1.         /// <summary>
2.         /// 中途取消Task执行，Token
3.         ///
4.         /// 一是正常结束、二是产生例外、三是透过Cancel机制，这三种情况都会反映在Task.Status属性上
5.         /// 值                              说明
6.         /// Created                         Task已经建立，但未呼叫Start。
7.         /// WaitingForActivation            Task已排入排程，但尚未执行(一般我们建立的Task不会有此状态，只有ContinueWith所产生的Task才会有此状态)。
8.         /// WaitingToRun                    Task已排入排程，等待执行中。
9.         /// Running                         Task执行中。
10.         /// WaitingForChildrenToComplete    Task正等待子Task結束。
11.         /// RanToCompletion                 Task已经正常执行完毕。
12.         /// Canceled                        Task已被取消。
13.         /// Faulted                         Task执行中发生未预期例外。
14.         ///
15.         /// 除了Status属性外，Task还提供了另外三个属性来判定Task状态。
16.         /// 属性            说明
17.         /// IsCompleted     Task已经正常执行完毕。
18.         /// IsFaulted       Task执行中法生未预期例外。
19.         /// IsCanceled      Task已被取消。
20.         /// </summary>
21.         private void Demo6()
22.         {
23.             CancellationTokenSource cts = new CancellationTokenSource();
24.             var ctoken = cts.Token;
25.             Task t1 = new Task(() =>
26.             {
27.                 for (int v = 0; v < 10; v++)
28.                 {
29.                     if (ctoken.IsCancellationRequested)
30.                     {
31.                         //第一种写法
32.                         //这个会抛出异常
33.                         ctoken.ThrowIfCancellationRequested();
34.                         //另一种写法
35.                         //这个不会返回异常，但是获取不到是否是中断还是执行完毕。
36.                         //return;
37.                     }
38.                     Thread.Sleep(1000);
39.                     Console.WriteLine(v);
40.                 }
41.             }, ctoken);
42.             t1.Start();
43.             Thread.Sleep(2000);
44.             cts.Cancel();
45.             try
46.             {
47.                 t1.Wait();
48.             }
49.             catch
50.             {
51.                 if (t1.IsCanceled)
52.                     Console.WriteLine("cancel");
53.             }
54.             Console.ReadLine();
55.             cts.Dispose();
56.         }

　　结论4：中断很复杂，但是对一般逻辑来说，是没有很大必要的。

　　五、其他

　　这里介绍下另一种写法Task.Factory，以及ContinueWhenAny和ContinueWhenAll两个方法。Task.Factory是静态工厂类，用于对Task提供一些麻烦的支持，这里主要介绍ContinueWhenAny和ContinueWhenAll。

ContinueWhenAll所指定的函式会在传入的所有Tasks结束时执行，只会执行一次。ContinueWhenAny所指定的函式会在传入的Tasks中有任何一个结束时执行，且与ContinueWhenAll相同，只会执行一次。好了，还是看代码：

Code

1.         /// <summary>
2.         /// Task.Factory
3.         /// ContinueWhenAny和ContinueWhenAll
4.         /// ContinueWhenAll所指定的函式会在传入的所有Tasks结束时执行，只会执行一次。
5.         /// ContinueWhenAny所指定的函式会在传入的Tasks中有任何一个结束时执行，且与ContinueWhenAll相同，只会执行一次。
6.         /// </summary>
7.         private void Demo7()
8.         {
9.             Task<int> t1 = Task.Factory.StartNew<int>(() =>
10.             {
11.                 int total = 0;
12.                 for (int i = 0; i < 10; i++)
13.                     total += i;
14.                 Thread.Sleep(12000);
15.                 return total;
16.             });
17.             Task<int> t2 = Task.Factory.StartNew<int>(() =>
18.             {
19.                 int total = 0;
20.                 for (int i = 10; i < 20; i++)
21.                     total += i;
22.                 Thread.Sleep(10000);
23.                 return total;
24.             });
25.             Task tfinal = Task.Factory.ContinueWhenAny<int>(
26.                          new Task<int>[] { t1, t2 }, (Task<int> task) =>
27.                          {
28.                              if (task.Status == TaskStatus.RanToCompletion)
29.                              {
30.                                  Console.WriteLine(task.Result);
31.                              }
32.                          });
33.             Console.ReadLine();
34.         }

　　结论5：ContinueWhenAny和ContinueWhenAll对特定条件执行，还是有些用处的。

　　好了，这篇文章算是完结了，4.0中的并行和线程确实简单了很多，使用起来也很方便，为了性能的提升还是要适当的使用下。