C# 线程知识--使用Task执行异步操作

来源：https://www.cnblogs.com/pengstone/archive/2012/12/23/2830238.html      

在C#4.0之前需要执行一个复杂的异步操作时，只能使用CLR线程池技术来执行一个任务。线程池执行异步任务时,不知道任务何时完成,以及任务的在任务完成后不能获取到返回值。但是在C#4.0中引人了一个的任务（System.Threading.Tasks命名空间的类型）机制来解决异步操作完成时间和完成后返回值的问题。

1.使用Task类创建并执行简单任务

    通过使用Task的构造函数来创建任务，并调用Start方法来启动任务并执行异步操作。创建任务时，必须传递一个Action或Action<Object>类型的委托回调方法，可以选择的传递任务执行时说需要的数据对象等。Task类的构造函数如下：

        public Task(Action action);
        public Task(Action<object> action, object state);
        public Task(Action action, CancellationToken cancellationToken);
        public Task(Action action, TaskCreationOptions creationOptions);
        public Task(Action<object> action, object state, CancellationToken cancellationToken);
        public Task(Action<object> action, object state, TaskCreationOptions creationOptions);
        public Task(Action action, CancellationToken cancellationToken, TaskCreationOptions creationOptions);
        public Task(Action<object> action, object state, CancellationToken cancellationToken, TaskCreationOptions creationOptions);

示例代码：

static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("主线程执行业务处理.");
            //创建任务
            Task task = new Task(() => {
                Console.WriteLine("使用System.Threading.Tasks.Task执行异步操作.");
                for (int i = 0; i < 10; i++)
                {
                    Console.WriteLine(i);
                }
            });
            //启动任务,并安排到当前任务队列线程中执行任务(System.Threading.Tasks.TaskScheduler)
            task.Start();
            Console.WriteLine("主线程执行其他处理");
            //主线程挂起1000毫秒，等待任务的完成。
            Thread.Sleep(1000);
        }

任务调度结果：

2.等待任务的完成并获取返回值

     使用任务执行异步操作时，最主要的是要后的任务完成时的返回值。在任务类中有一个实例方法Wait（有许多重载版本）他能等待任务的完成，我们也可以通过Task类的派生类Task<TResult>创建一个异步任务，并指定任务完成时返回值的类型，这样可以通过Task<TResult>的实例对象获取到任务完成后的返回值。创建一个异步任务并执行0到100求和操作返回最后的计算结果，示例代码：

 

执行结果：

    如果需要创建一组具有相同状态的任务时，可以使用TaskFactory类或TaskFactory<TResult>类。这两个类创建一组任务时可以指定任务的CancellationToken、TaskCreationOptions、TaskContinuationOptions和TaskScheduler默认值。示例代码:

 static void TaskFactoryApply()
 {
     Task parent = new Task(() =>
     {
         CancellationTokenSource cts = new CancellationTokenSource(5000);
         //创建任务工厂
         TaskFactory tf = new TaskFactory(cts.Token, TaskCreationOptions.AttachedToParent, TaskContinuationOptions.ExecuteSynchronously, TaskScheduler.Default);
         //添加一组具有相同状态的子任务
         Task[] task = new Task[]{
             tf.StartNew(() => { Console.WriteLine("我是任务工厂里的第一个任务。"); }),
             tf.StartNew(() => { Console.WriteLine("我是任务工厂里的第二个任务。"); }),
             tf.StartNew(() => { Console.WriteLine("我是任务工厂里的第三个任务。"); })
         };
     });
     parent.Start();
     Console.Read();
 }

执行结果：

3.任务内部实现和任务调度

    任务内部有一组构成任务状态的属性，标识任务的唯一Id、表示任务的执行状态（TaskStatus）、任务创建时提供的回调函数的引用和传递给回调函数的数据对象AsyncState、对任务创建时的任务调度对象（TaskScheduler）的引用、对父任务的引用以及对执行上下文的引用和ManualResetEventSlim对象的引用。Task类和Task<TResult>类都实现了标准的释放资源的接口，允许在任务完成处理的时候使用Dispose方法释放资源（关闭ManualResetEventSlim对象实例）。可以使用Task类的CurrentId属性获得正在执行的任务的Id，如果没有任务在执行CurrentId返回值为null，CurrentId是一个int？可空类型的属性。任务执行的生命周期通过TaskStatus类型的一个值来表示，TaskStatus所包含的值：

public enum TaskStatus
{
            Created = 0,
            WaitingForActivation = 1,
            WaitingToRun = 2,
            Running = 3,
            WaitingForChildrenToComplete = 4,
            RanToCompletion = 5,
            Canceled = 6,
            Faulted = 7,
}

      我们可以通过Task类的Exception属性获得任务在执行过程中的所有异常，Exception是一个AggregateException类型的属性。Task类提供了IsCanceled、IsCompleted、IsFaulted属性来获得任务的完成状态。通过ContinueWith、ContinueWhenAll、ContinueWhenAny和FromAsync创建的后续任务都处于WaitingForActivation 状态，这个状态的任务会在父任务完成后自动执行。

      在任务内部由TaskScheduler类调度任务的执行，该类是一个抽象类，FCL中从他派生了两个派生类：ThreadPoolTaskScheduler线程池任务调度器和SynchronizationContextTaskScheduler同步上下文任务调度器。所有任务默认都是采用ThreadPoolTaskScheduler调度任务，他是采用线程池来执行任务，可以通过TaskScheduler类的静态属性Default获得对默认任务调度器的引用。SynchronizationContextTaskScheduler任务调度器能够用在Window form、WPF等应用程序，他的任务调度是采用的GUI线程，所以他能同步更新UI组件，可以通过TaskScheduler类的静态方法FromCurrentSynchronizationContext获得对一个同步上下文任务调度起的引用。

任务调度示例：

 private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
  {
             //获得同步上下文任务调度器
           TaskScheduler m_syncContextTaskScheduler = TaskScheduler.FromCurrentSynchronizationContext();
 
            //创建任务，并采用默认任务调度器（线程池任务调度器）执行任务
            Task<int> task = new Task<int>(() =>
            {
                //执行复杂的计算任务。
                Thread.Sleep(2000);
                int sum = 0;
                for (int i = 0; i < 100; i++)
                {
                    sum += i;
                }
                return sum;
            });
             var cts=new CancellationTokenSource();
            //任务完成时启动一个后续任务，并采用同步上下文任务调度器调度任务更新UI组件。
            task.ContinueWith(t => {this.label1.Text="采用SynchronizationContextTaskScheduler任务调度器更新UI。
计算结果是："+task.Result.ToString(); },
               cts.Token ,TaskContinuationOptions.AttachedToParent,m_syncContextTaskScheduler);
            task.Start();
 }

执行结果：

    本文简单的介绍了使用Task类来执行异步操作以及任务的内部实现与任务调度。在执行复杂异步操作时，可以采用任务来执行，他能更好的知道异步操作在何时完成以及返回异步操作的执行结果。

4.async和await的方式