多线程异步编程示例和实践-Task

C#

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2019-7-8

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上篇博文中,我们介绍了Thread和ThreadPool:

多线程异步编程示例和实践-Thread和ThreadPool

本文中我们继续,说一下TPL(Task Parallel Library, 简称TPL)。

在实际的开发中,使用线程池相当复杂,线程的异常捕获、传递以及编排这些问题实现起来都很复杂。

从 .NET Framework 4 开始,TPL 是编写多线程代码和并行代码的首选方法。顾名思义,任务并行库 (TPL) 基于任务的概念。 术语“任务并行”是指一个或多个独立的任务同时运行任务表示异步操作,在某些方面它类似于创建新线程或 ThreadPool 工作项,但抽象级别较高。 任务的提供有两个主要好处:

1). 系统资源的使用效率更高,可伸缩性更好。

在后台,任务排队到 ThreadPool,ThreadPool 已使用登山等算法进行增强,这些算法能够确定并调整到可最大化吞吐量的线程数。 这会使任务相对轻量,可以创建很多任务,启用细化并行

2). TPL提供了一组简单丰富的 API,这些 API 支持等待、取消、继续、可靠的异常处理、详细状态、自定义计划等功能。降低多线程编码和并行编程的复杂度,提升开发效率。

1. 创建和运行任务

多次执行,输出结果:

上面的示例中,创建和运行任务有两种方式:

  • 创建任务->启动任务,Start立即执行
  • 直接创建并启动任务

多次运行,发现两种执行结果,为什么?

task1和task2的任务都被放置在线程池的工作者线程中,任务的执行顺序是不确定的。

2. 取消任务

关键的对象:CancellationToken

测试代码:

运行输出:

3. 创建任务集合并输出结果

关键知识点:

  • Task支持返回值:Task<T>
  • 获取Task的返回值:Task.Result

Task.Result操作意味着什么?等待Task异步调用完成,从效果上等同于Wait方法

4.处理任务异常

测试代码:

运行输出:

关键知识点:

  • 通过Catch捕获Task的异常是AggregateException,一个被封装的异常,需要通过InnerException访问底层异常
  • 推荐使用GetWaiter和GetResult方法访问Task的结果,可以获取到原始异常;
  • 通过ContinueWith处理OnlyOnFaulted事件,捕获的异常也是一个被封装的异常,需要通过InnerException访问底层异常

5. 多任务的串行化

关键知识点:

  • Task.ContinueWith
  • Task逐层传递
  • 第一个任务Start启动即可,不需要全部任务启动。

6. 多任务等待执行完成

多次执行输出:

关键知识点:

  • Task.WaitAll
  • Task执行顺序是随机的,线程池机制(两种调度算法)

8. 创建子任务

关键知识点:

  • TaskCreationOptions.AttachedToParent
  • 除非所有子任务(子任务的子任务)结束运行,否则创建任务(父任务)不会认为已经结束
  • 父任务异常不会影响子任务执行
  • 子任务异常不会影响父任务执行

9. 补充一个知识点:前台线程和后台线程

应用程序必须运行完所有的前台线程才可以退出;
对于后台线程,应用程序则可以不考虑其是否已经运行完毕而直接退出,所有的后台线程在应用程序退出时都会自动结束。
那么,Thread、线程池的线程、Task都各自属于哪一类线程?

  • 使用Thread建立的线程默认情况下是前台线程,即线程属性IsBackground=false.
  • 属于托管线程池的线程(即其 IsThreadPoolThread 属性为 true 的线程)是后台线程
  • Task都是后台线程:Task需要在其运行过程中至少有一个前台线程在跑,否则会直接退出.

准备再写一篇博客,分享几个多线程异步我们踩过的坑和解决方法。

周国庆

2017/6/9

 

作者:Eric zhou