C#4.0的并行库TPL,即Task(一)http://47.98.154.65/?id=1793
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接下来的都是些零碎知识,大知识前面都提过,这里只是记录一些使用经验性质的例子。
示例七:Task的构造枚举选项TaskCreationOptions
代码:
class Program { static void Main(string[] args) { Console.WriteLine("主线程启动"); //ThreadPool.QueueUserWorkItem(StartCode,5); new Task(StartCode,TaskCreationOptions.LongRunning).Start(); Console.WriteLine("主线程运行到此!"); Thread.Sleep(1000); Console.ReadKey(); } private static void StartCode(object i) { Console.WriteLine("开始执行子线程...{0}", i); Thread.Sleep(1000);//模拟代码操作 } }
枚举如下:
// // 摘要: // 指定可控制任务的创建和执行的可选行为的标志。 [Flags] public enum TaskCreationOptions { // // 摘要: // 指定应使用默认行为。 None, // // 摘要: // 提示 System.Threading.Tasks.TaskScheduler 以一种尽可能公平的方式安排任务, // 这意味着较早安排的任务将更可能较早运行,而较晚安排运行的任务将更可能较晚运行。 PreferFairness, // // 摘要: // 指定任务将是长时间运行的、粗粒度的操作,涉及比细化的系统更少、更大的组件。 //它会向 System.Threading.Tasks.TaskScheduler // 提示,过度订阅可能是合理的。您可以通过过度订阅创建比可用硬件线程数更多的线程。 LongRunning, // // 摘要: // 指定将任务附加到任务层次结构中的某个父级。有关详细信息,请参阅 已附加和已分离的子任务。 AttachedToParent = 4, // // 摘要: // 如果尝试附有子任务到创建的任务,指定 System.InvalidOperationException 将被引发。 DenyChildAttach = 8, // // 摘要: // 防止环境计划程序被视为已创建任务的当前计划程序。这意味着像 StartNew 或 ContinueWith //创建任务的执行操作将被视为 System.Threading.Tasks.TaskScheduler.Default // 当前计划程序。 HideScheduler = 16 }
请注意,这些标识都只是一些提议而已,在调度一个Task时,可能会、也可能不会采纳这些提议,不过有一条要注意:AttachedToParent标志,它总会得到Task采纳,因为它和TaskScheduler本身无关。
示例八: 异常与恢复
异常在前面的例子中谈到过,这次来继续讨论这个话题。
在下面的代码中,算法溢出异常在哪里捕获呢?
答案是在t.Result这里。
代码:
class Program { static void Main(string[] args) { //1000000000这个数字会抛出System.AggregateException Task<Int32> t = new Task<Int32>(n => Sum((Int32)n), 1000000000); //可以现在开始,也可以以后开始 t.Start(); //Wait显式的等待一个线程完成 t.Wait(); //其实上面的wait不需要,t.Result就包含了。 Console.WriteLine("The Sum is:" + t.Result); } private static Int32 Sum(Int32 i) { Int32 sum = 0; for (; i > 0; i--) //checked关键字是打开运算溢出检查,unchecked相反。 checked { sum += i; } return sum; } }
在一个线程调用Wait方法时,系统会检查线程要等待的Task是否已经开始执行,如果任务正在执行,那么这个Wait方法会使线程阻塞,知道Task运行结束为止。
就说上面的程序执行,因为累加数字太大,它抛出算术运算溢出错误,在一个计算限制任务抛出一个未处理的异常时,这个异常会被“包含”不并存储到一个集合中,而线程池线程是允许返回到线程池中的,在调用Wait方法或者Result属性时,这个成员会抛出一个System.AggregateException对象。
现在你会问,为什么要调用Wait或者Result?或者一直不查询Task的Exception属性?你的代码就永远注意不到这个异常的发生,如果不能捕捉到这个异常,垃圾回收时,抛出AggregateException,进程就会立即终止,这就是“牵一发动全身”,莫名其妙程序就自己关掉了,谁也不知道这是什么情况。所以,必须调用前面提到的某个成员,确保代码注意到异常,并从异常中恢复。悄悄告诉你,其实在用Result的时候,内部会调用Wait。
怎么恢复?
为了帮助你检测没有注意到的异常,可以向TaskScheduler的静态UnobservedTaskException时间等级一个回调方法,当Task被垃圾回收时,如果出现一个没有被注意到的异常,CLR终结器会引发这个事件。一旦引发,就会向你的时间处理器方法传递一个UnobservedTaskExceptionEvenArgs对象,其中包含了你没有注意的AggregateException。然后再调用UnobservedTasExceptionEvenArgs的SetObserved方法来指出你的异常已经处理好了,从而阻止CLR终止进程。
来看个捕获异常的例子,把上面的例子改造了一下:
class Program { static void Main(string[] args) { CancellationTokenSource cts = new CancellationTokenSource(); Task<Int32> t = new Task<Int32>(() => Sum(cts.Token, 10000), cts.Token); //可以现在开始,也可以以后开始 t.Start(); //在之后的某个时间,取消CancellationTokenSource 以取消Task cts.Cancel();//这是个异步请求,如果你的机器够快,到这里则Task可能已经完成了。 //注释这个为了测试抛出的异常 //Console.WriteLine("This sum is:" + t.Result); try { //如果任务已经取消了,Result会抛出AggregateException Console.WriteLine("This sum is:" + t.Result); } catch (AggregateException x) { //将任何OperationCanceledException对象都视为已处理。 //其他任何异常都造成抛出一个AggregateException,其中 //只包含未处理的异常 x.Handle(e => e is OperationCanceledException); Console.WriteLine("Sum was Canceled"); } } private static Int32 Sum(CancellationToken ct, Int32 i) { Int32 sum = 0; for (; i > 0; i--) { //在取消标志引用的CancellationTokenSource上如果调用 //Cancel,下面这一行就会抛出OperationCanceledException ct.ThrowIfCancellationRequested(); checked { sum += i; } } return sum; } }
这个例子展示了一个任务在进行的时候中途取消的操作,我觉得它很有趣,你试试也会发现。
Lamada表达式写这个,是个亮点,将CancellationToken闭包变量“传递”。
如果不用Lamada表达式,这问题还真不好解决:
Task<Int32> t = new Task<Int32>(() => Sum(cts.Token,10000), cts.Token);
Sum(cts.Token,10000) 内的Token需要和cts.Token关联起来,你还能想出怎么关联起来么?
示例九: 再谈ContinueWith
ContinueWith便是一个更好的方式,一个任务完成时它可以启动另一个任务。上面的例子不会阻塞任何线程。
当Sum的任务完成时,这个任务会启动另一个任务以显示结果。ContinueWith会返回对新的Task对象的一个引用,所以为了看到结果,我需要调用一下Wait方法,当然你也可以查询下Result,或者继续ContinueWith,返回的这个对象可以忽略,它仅仅是一个变量。
还要指出的是,Task对象内部包含了ContinueWith任务的一个集合。所以,实际上可以用一个Task对象来多次调用ContinueWith。任务完成时,所有ContinueWith任务都会进入线程池队列中,在构造ContinueWith的时候我们可以看到一个TaskContinuationOptions枚举值,不能忽视,看看它的定义:
PrefereFairness是尽量公平的意思,就是较早调度的任务可能较早的运行,先来后到,将线程放到全局队列,便可以实现这个效果。
ExecuteSynchronously指同步执行,强制两个任务用同一个线程一前一后运行,然后就同步运行了。
代码:
这段代码做为简单的ContinueWith演示,还没用到TaskContinuationOptions枚举值。
class Program { static void Main(string[] args) { Task<Int32> t = new Task<Int32>(i => Sum((Int32)i), 10000); //可以现在开始,也可以以后开始 t.Start(); Task cwt = t.ContinueWith(task => Console.WriteLine("The sum is:{0}", task.Result)); cwt.Wait(); Console.ReadKey(); } private static Int32 Sum(Int32 i) { Int32 sum = 0; for (; i > 0; i--) { checked { sum += i; } } return sum; } }
下面来个使用TaskContinuationOptions枚举值的例子:
其用ContinueWith处理了正常计算完成、抛出异常、用户取消三种情况下的后续动作。
class Program { static void Main(string[] args) { Task<Int32> t = new Task<Int32>(i => Sum((Int32)i), 10000); t.Start(); t.ContinueWith(task => Console.WriteLine("The sum is:{0}", task.Result), TaskContinuationOptions.OnlyOnRanToCompletion); t.ContinueWith(task => Console.WriteLine("Sum throw:" + task.Exception), TaskContinuationOptions.OnlyOnFaulted); t.ContinueWith(task => Console.WriteLine("Sum was cancel:" + task.IsCanceled), TaskContinuationOptions.OnlyOnCanceled); try { t.Wait(); // 测试用 Console.ReadKey(); } catch (AggregateException) { Console.WriteLine("出错"); } } private static Int32 Sum(Int32 i) { Int32 sum = 0; for (; i > 0; i--) { checked { sum += i; } } return sum; } }
还有一个是TaskCreationOptions.AttachedToParent选项。
askCreationOptions.AttachedToParent不会阻止其他子任务启动,而是阻止父任务本身关闭。
见下面的例子:
class Program { static void Main(string[] args) { Task<Int32[]> parent = new Task<Int32[]>(() => { var results = new Int32[3]; // new Task(() => results[0] = Sum(10000), TaskCreationOptions.AttachedToParent).Start(); new Task(() => results[1] = Sum(20000), TaskCreationOptions.AttachedToParent).Start(); new Task(() => results[2] = Sum(30000), TaskCreationOptions.AttachedToParent).Start(); return results; }); var cwt = parent.ContinueWith(parentTask => Array.ForEach(parentTask.Result, Console.WriteLine)); parent.Start(); cwt.Wait(); Console.ReadKey(); } private static Int32 Sum(Int32 i) { Int32 sum = 0; for (; i > 0; i--) { checked { sum += i; } } return sum; } }
示例十:Task的内容构造
每个Task对象都有一组构成任务状态的字段。
一个Int32 ID(只读属性)
代表Task执行状态的一个Int32
对父任务的一个引用
对Task创建时置顶TaskSchedule的一个引用
对回调方法的一个引用
对要传给回调方法的对象的一个引用(通过Task只读AsyncState属性查询)
对一个ExceptionContext的引用
对一个ManualResetEventSlim对象的引用
还有没个Task对象都有对根据需要创建的一些补充状态的一个引用,补充状态包含这些:
一个CancellationToken
一个ContinueWithTask对象集合
为抛出未处理异常的子任务,所准备的一个Task对象集合
说了这么多,只想要大家知道:
虽然任务提供了大量功能,但并不是没有代价的。因为必须为所有的这些状态分配内存。
如果不需要任务提供的附加功能,使用ThreadPool.QueueUserWorkItem,资源的使用效率会更高一些。
Task类还实现了IDispose接口,允许你在用完Task对象后调用Dispose,不过大多数不管,让垃圾回收器回收就好。
创建一个Task对象时,代表Task唯一的一个Int32字段初始化为零,TaskID从1开始,每分配一个ID都递增1。顺带说一下,在你调试中查看一个Task对象的时候,会造成调试器显示Task的ID,从而造成为Task分配一个ID。
这个ID的意义在于,每个Task都可以用一个唯一的值来标识。Visual Studio会在它的“并行任务”和并行堆栈“窗口中显示这些任务ID。要知道的是,这是Visual Studio自己分配的ID,不是在自己代码中分配的ID,几乎不可能将Visual Studio分配的ID和代码正在做的事情联系起来。要查看自己正在运行的任务,可以在调试的时候查看Task的静态CurrentId属性,如果没有任务在执行,CurrentId返回null。
再看看TaskStatus的值,这个可以查询Task对象的生存期:
这些在任务运行的时候都是可以一一查到的,还有~判断要像这样:
if(task.Status==TaskStatus.RantoCompletion)...
为了简化编码,Task只提供几个只读Boolean属性:IsCanceled,IsFaulted,IsCompleted,它们能返回最终状态true/false。
如果Task是通过调用某个函数来创建的,这个Task对象就会出于WaitingForActivation状态,它会自动运行。
示例十一:再谈TaskFactory(任务工厂)
任务工厂的需求源自于下面:
1.需要创建一组Task对象来共享相同的状态
2.为了避免机械的将相同的参数传给每一个Task的构造器。
满足这些条件就可以创建一个任务工厂来封装通用的状态。TaskFactory类型和TaskFactory<TResult>类型,它们都派生System.Object。
代码:
using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; using System.Threading; using System.Threading.Tasks; namespace ConsoleApplication17 { class Program { static void Main(string[] args) { Task parent = new Task(() => { var cts = new CancellationTokenSource(); var tf = new TaskFactory<Int32>(cts.Token, TaskCreationOptions.AttachedToParent, TaskContinuationOptions.ExecuteSynchronously, TaskScheduler.Default); //创建并启动3个子任务 var childTasks = new[] { tf.StartNew(() => Sum(cts.Token, 10000)), tf.StartNew(() => Sum(cts.Token, 20000)), tf.StartNew(() => Sum(cts.Token, Int32.MaxValue)) // 这个会抛异常 }; // 任何子任务抛出异常就取消其余子任务 for (Int32 task = 0; task < childTasks.Length; task++) childTasks[task].ContinueWith(t => cts.Cancel(), TaskContinuationOptions.OnlyOnFaulted); // 所有子任务完成后,从未出错/未取消的任务获取返回的最大值 // 然后将最大值传给另一个任务来显示最大结果 tf.ContinueWhenAll(childTasks, completedTasks => completedTasks.Where(t => !t.IsFaulted && !t.IsCanceled).Max(t => t.Result), CancellationToken.None) .ContinueWith(t => Console.WriteLine("The maxinum is: " + t.Result), TaskContinuationOptions.ExecuteSynchronously).Wait(); // Wait用于测试 }); // 子任务完成后,也显示任何未处理的异常 parent.ContinueWith(p => { // 用StringBuilder输出所有 StringBuilder sb = new StringBuilder("The following exception(s) occurred:" + Environment.NewLine); foreach (var e in p.Exception.Flatten().InnerExceptions) sb.AppendLine(" " + e.GetType().ToString()); Console.WriteLine(sb.ToString()); }, TaskContinuationOptions.OnlyOnFaulted); //启动父任务 parent.Start(); try { parent.Wait(); //显示结果 Console.ReadKey(); } catch (AggregateException ex) { Console.WriteLine(ex.Message); Console.ReadKey(); } } private static Int32 Sum(CancellationToken ct, Int32 n) { Int32 sum = 0; for (; n > 0; n--) { ct.ThrowIfCancellationRequested(); checked { sum += n; } } return sum; } } }
示例十一:再谈任务调度TaskScheduler
任务基础结构是很灵活的,TaskScheduler对象功不可没。
TaskScheduler对象负责执行调度的任务,同时向Visual Studio调试器公开任务信息,就像一座桥梁,让我们能够掌控自己的任务线程。
TaskScheduler有两个派生类:thread pool task scheduler(线程池任务调度),和synchronization context task scheduler(同步上下文任务调度器)。默认情况下,所以应用程序使用的都是线程池任务调度器,这个任务调度器将任务调度给线程池的工作者线程。可以查询TaskScheduler的静态Default属性来获得对默认任务调度器的一个引用。
同步上下文任务调度器通常用于桌面应用程序,Winfrom,WPF及Silverlight。这个任务调度器将多有任务都调度给应用程序的GUI线程,使所有任务代码都能成功更新UI组建,比如按钮、菜单项等。同步上下文任务调度器根本不使用线程池。同样,可以查询TaskScheduler的静态FromCurrentSynchronizationContext方法来获得对一个同步上下文任务调度器的引用。
就像这样创建类型:
//同步上下文任务调度 TaskScheduler m_syncContextTaskScheduler = TaskScheduler.FromCurrentSynchronizationContext();
任务调度有很多的,下面列举一部分,供参考,更多的请参看http://code.msdn.microsoft.com/ParExtSamples 它包括了大量的示例代码。
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作者:hackpig
来源:www.skcircle.com
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