C# Task 篇幅一

在https://www.cnblogs.com/loverwangshan/p/10415937.html中我们有讲到委托的异步方法，Thread，ThreadPool，然后今天来讲一下Task，

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.netFramwork3.0出现的Task，线程是基于线程池，然后提供了丰富的API

下面我们来初步认识一下Task，下面我们先新增一个公共的方法以下方法的演示中都会用到：

 #region Private Method
 /// <summary>
 /// 一个比较耗时耗资源的私有方法
 /// </summary>
 /// <param name="name"></param>
 private void DoSomethingLong(string name)
 {
     Console.WriteLine($"****DoSomethingLong Start  {name}  {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} {DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")}*****");
     long lResult = 0;
     for (int i = 0; i < 1000000000; i++)
     {
         lResult += i;
     }
     Console.WriteLine($"****DoSomethingLong   End  {name}  {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} {DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")} {lResult}****");
 }
 #endregion

一：Task启动任务的几种方式

 {
     Task task = new Task(() => this.DoSomethingLong("btnTask_Click_1"));
     task.Start();
 }
 {
     Task task = Task.Run(() => this.DoSomethingLong("btnTask_Click_2"));
 }
 {
     TaskFactory taskFactory = Task.Factory;// Task.Factory等同于： new TaskFactory()
     Task task = taskFactory.StartNew(() => this.DoSomethingLong("btnTask_Click_3"));
 }

二：Task.Delay()和Thread.Sleep()方法的比较运用

private void Test()
{
    Console.WriteLine($"****************btnTask_Click Start {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} {DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")}***************");
    {
        Stopwatch stopwatch = new Stopwatch();
        stopwatch.Start();
        Console.WriteLine("在Sleep之前");
        Thread.Sleep(2000); //同步等待--当前线程等待2s 然后继续
        Console.WriteLine("在Sleep之后");
        stopwatch.Stop();
        Console.WriteLine($"Sleep耗时{stopwatch.ElapsedMilliseconds}");
    }
    {
        Stopwatch stopwatch = new Stopwatch();
        stopwatch.Start();
        Console.WriteLine("在Delay之前");
        Task task = Task.Delay(2000)
            .ContinueWith(t =>
            {
                stopwatch.Stop();
                Console.WriteLine($"Delay耗时{stopwatch.ElapsedMilliseconds}");
                Console.WriteLine($"This is ThreadId={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}");
            });//异步等待--等待2s后启动新任务
        Console.WriteLine("在Delay之后");
    }
    Console.WriteLine($"****************btnTask_Click End   {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} {DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")}***************");
}

通过执行结果如下：

通过观察发现：

• Sleep是同步执行方法，即是遇到Sleep先等待，然后才能接着做其它的
• Delay是异步执行方法，一般不会单独使用，而是会跟ContinueWith等一起联合使用，即是重新开启一个线程，这个线程多少时间之后执行！

三：TaskFactory类的ContinueWhenAny 和 ContinueWhenAll

 
  /// <summary>
  /// 模拟Coding过程
  /// </summary>
  /// <param name="name"></param>
  /// <param name="projectName"></param>
  private void Coding(string name, string projectName)
  {
      Console.WriteLine($"***Coding Start {name} {projectName}  {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} {DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")}***");
      long lResult = 0;
      for (int i = 0; i < 1000000000; i++)
      {
          lResult += i;
      }

      Console.WriteLine($"***Coding   End {name} {projectName} {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} {DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")} {lResult}***");
  }
  private void Test()
  {
      Console.WriteLine($"***btnTask_Click Start {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} {DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")}***");
      TaskFactory taskFactory = new TaskFactory();
      List<Task> taskList = new List<Task>();
      taskList.Add(taskFactory.StartNew(o => this.Coding("AA", "Portal"), "AA"));
      taskList.Add(taskFactory.StartNew(o => this.Coding("BB", "  DBA "), "BB"));
      taskList.Add(taskFactory.StartNew(o => this.Coding("CC", "Client"), "CC"));
      taskList.Add(taskFactory.StartNew(o => this.Coding("DD", "BackService"), " DD"));
      taskList.Add(taskFactory.StartNew(o => this.Coding("EE", "Wechat"), "EE"));

      //谁第一个完成，获取一个红包奖励
      taskFactory.ContinueWhenAny(taskList.ToArray(), t => Console.WriteLine($"{t.AsyncState}开发完成，获取个红包奖励{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}"));
      taskList.Add(taskFactory.ContinueWhenAll(taskList.ToArray(), rArray => Console.WriteLine($"开发都完成，一起庆祝一下{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}")));
      //ContinueWhenAny  ContinueWhenAll 非阻塞式的回调；而且使用的线程可能是新线程，也可能是刚完成任务的线程，唯一不可能是主线程
      Console.WriteLine($"***btnTask_Click end {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} {DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")}***");
  }

通过结果我们总结如下：

• ContinueWhenAny：等待任意一条完成
• ContinueWhenAll ：等待所有的完成
• ContinueWhenAny 和 ContinueWhenAll 非阻塞式的回调；而且使用的线程可能是新线程，也可能是刚完成任务的线程，唯一不可能是主线程

四：Task中的 WaitAny 和 WaitAll

 /// <summary>
 /// 模拟Coding过程
 /// </summary>
 /// <param name="name"></param>
 /// <param name="projectName"></param>
 private void Coding(string name, string projectName)
 {
     Console.WriteLine($"***Coding Start {name} {projectName}  {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} {DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")}***");
     long lResult = 0;
     for (int i = 0; i < 1000000000; i++)
     {
         lResult += i;
     }
     Thread.Sleep(2000);
     Console.WriteLine($"***Coding   End {name} {projectName} {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} {DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")} {lResult}***");
 }
 private void Test()
 {
     Console.WriteLine($"***btnTask_Click Start {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} {DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")}***");
     TaskFactory taskFactory = new TaskFactory();
     List<Task> taskList = new List<Task>();
     taskList.Add(taskFactory.StartNew(o => this.Coding("AA", "Portal"), "AA"));
     taskList.Add(taskFactory.StartNew(o => this.Coding("BB", "  DBA "), "BB"));
     taskList.Add(taskFactory.StartNew(o => this.Coding("CC", "Client"), "CC"));
     taskList.Add(taskFactory.StartNew(o => this.Coding("DD", "BackService"), " DD"));
     taskList.Add(taskFactory.StartNew(o => this.Coding("EE", "Wechat"), "EE"));
    
     //阻塞当前线程，等着任意一个任务完成
     Task.WaitAny(taskList.ToArray());//也可以限时等待，如果是winform界面会卡
     Console.WriteLine("第一个模块已经完成，现在开始准备环境开始部署");
     //需要能够等待全部线程完成任务再继续  阻塞当前线程，等着全部任务完成，如果是winform界面会卡
     Task.WaitAll(taskList.ToArray());
     Console.WriteLine("5个模块全部完成，准备联测");
     Console.WriteLine($"***btnTask_Click end {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} {DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")}***");
 }

运行执行如下：

通过上面得到如下：

• Task.WaitAny：等待任意一条完成。例如：核心数据可能来自数据库/接口服务/分布式搜索引擎/缓存，多线程并发请求，哪个先完成就用哪个结果，其他的就不管了
• Task.WaitAll ：等待所有的完成。例如：A数据库 B接口 C分布式服务 D搜索引擎，适合多线程并发，都完成后才能返回给用户，需要等待WaitAll
• Task.WaitAny 和Task.WaitAll都是阻塞当前线程，等任务完成后执行操作， 阻塞卡界面，是为了并发以及顺序控制

五：Task想要控制先后顺序，可以通过ContinueWith

这个在什么的Delay中已经看到了，可以一直使用ContinueWith来增加任务

Task.Run(() => this.DoSomethingLong("btnTask_Click")).ContinueWith(t => Console.WriteLine($"btnTask_Click已完成{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}"));//回调

六：任务想要有返回值，并且把返回值传递到ContinueWith中，可以通过如下代码实现：

 Task.Run<int>(() =>
                {
                    Thread.Sleep(2000);
                    return DateTime.Now.Year;
                }).ContinueWith(tInt =>
                {
                    int i = tInt.Result; //有堵塞
                });

注意：使用.Result这个会堵塞线程

七：Task的线程是源于线程池，线程池是单例的，全局唯一

我们可以通过下面代码来测试一下：

ThreadPool.SetMaxThreads(8, 8);
for (int i = 0; i < 100; i++)
{
    int k = i;
    Task.Run(() =>
    {
        Console.WriteLine($"This is {k} running ThreadId={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}");
        Thread.Sleep(2000);
    });
}

设置线程池最大线程为8个后，我们通过监测结果发现：同时并发的Task只有8个，而且线程Id是重复出现的，即线程是复用的。所以线程池是是全局的，以后要慎重设置线程池数量。

八：Parallel是来源于命名空间为：System.Threading.Tasks，并发执行多个Action 多线程。主线程会参与计算---阻塞界面，等于TaskWaitAll+主线程计算

具体的一些用法如下：

{
    //启动5个任务
    Parallel.Invoke(() => this.DoSomethingLong("btnParallel_Click_1"),
        () => this.DoSomethingLong("btnParallel_Click_2"),
        () => this.DoSomethingLong("btnParallel_Click_3"),
        () => this.DoSomethingLong("btnParallel_Click_4"),
        () => this.DoSomethingLong("btnParallel_Click_5"));
}
{
    //启动5个任务,i是从0-4
    Parallel.For(0, 5, i => this.DoSomethingLong($"btnParallel_Click_{i}"));
}
{
    //启动5个任务
    Parallel.ForEach(new int[] { 0, 1, 2, 3, 4 }, i => this.DoSomethingLong($"btnParallel_Click_{i}"));
}

上面三种方法都是可以的。然后Parallel是线程阻塞，那我们可不可以不堵塞线程呢，这个我们可以重启一个任务，让子线程去做这个事情，如下：

                Task.Run(() =>
                {
                    ParallelOptions options = new ParallelOptions();
                    options.MaxDegreeOfParallelism = 3;
                    Parallel.For(0, 10, options, i => this.DoSomethingLong($"btnParallel_Click_{i}"));
                });

这是一种思路，以后会有很多地方用到。

九：控制线程数量

上面的Task和TaskFactory以及Parallel都已经学习完了，我们晓的线程是根据电脑资源有关系的，有时候批量启动N个线程，效率还不如单线程高，因为会有线程切换是要耗时的，那我们怎么控制保证一次调用多个线程呢，下面提供Task和Parallel的两种解决方案，具体如下：

{
    //Parallel设置最大线程为3
    ParallelOptions options = new ParallelOptions();
    //设置最大线程为3，以后Parallel想要控制线程数量只需要设置ParallelOptions类中的MaxDegreeOfParallelism即可
    options.MaxDegreeOfParallelism = 3;
    Parallel.For(0, 10, options, i => this.DoSomethingLong($"btnParallel_Click_{i}"));
}
{
    //Task设置最大线程为3
    List<Task> taskList = new List<Task>();
    for (int i = 0; i < 10000; i++)
    {
        int k = i;
        if (taskList.Count(t => t.Status != TaskStatus.RanToCompletion) >= 3)
        {
            Task.WaitAny(taskList.ToArray());
            taskList = taskList.Where(t => t.Status != TaskStatus.RanToCompletion).ToList();
        }
        taskList.Add(Task.Run(() =>
        {
            Console.WriteLine($"This is {k} running ThreadId={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}");
            Thread.Sleep(2000);
        }));
    }
}

学完上面的异步方法，Thread和Task，有人会提出以下问题：

1：什么时候能用多线程？ 任务能并发的时候能够使用多线程
2：多线程能干嘛？多线程能够提升速度/优化用户体验，以cpu资源来换时间