線程池和任務

1. 線程池

1. 1. 線程池基礎
      • 創建線程和銷毀線程是一個昂貴的操作，要耗費大量的時間。由於操作系統必須調度可運行的線程並執行上線文切換，所以太多的線程還對性能不利。 為了改善這個情況，clr包含了代碼來管理他自己的線程池。 線程池是你的應用程序能使用的線程集合。 線程池內部會維護一個 操作請求隊列。應用程序執行一個異步請求操作時，將一個記錄項（entry）追加到線程池的隊列中。線程池的代碼從這個對立中 提取記錄項，將這個記錄項派發（dispatch）給一個線程池線程。 當線程池完成任務後，線程不會被銷毀。相反，線程會回到線程池，在哪裏進入空閑狀態，等待相應另一個請求。由於線程不銷毀自身，所以不在再產生額
        外的性能損失；
      • 
   2. 我們來演示以線程池的方式異步的調用一個方法

      public static void MainThreadPool()
              {
                  Console.WriteLine("主線程異步操作隊列");
                  ThreadPool.QueueUserWorkItem(ThreadProc);
      
                  Console.WriteLine("主線程做其他工作");
                  Thread.Sleep(1000);//模擬其他工作
      
                  Console.WriteLine("主線程運行結束");
      
                  Console.ReadLine();
              }
      
              /// <summary>
              /// 與委托WaitCallback 簽名相同的回掉方法 
              /// </summary>
              /// <param name="stateInfo">如果使用的是QueueUserWorkItem(WaitCallback callBack)，該參數默認為null</param>
              static void ThreadProc(Object stateInfo)
              {
                  Console.WriteLine("線程池工作線程執行回掉");
                  Thread.Sleep(1000); //模擬其他工作
              }

      

      輸出：

2. 任務

   1. 很容易使用ThreadPool的QueueUserWorkItem方法發起一次異步的計算限制操作。但這個技術有許多限制。最大的問題是沒有內置的機制 讓你知道操作在什麽時候完成，也沒有機制在操作完成時得到返回值。為了克服這些限制（並解決其他一些問題），微軟引入了任務的概念。 通過using System.Threading.Tasks 命名空間中的類型來使用任務。
   2. 創建任務

      public static void RunGetStartTask()
              {
                  //創建方式之一 ：通過task的構造函數
                  Task t1 = new Task(Task1);
                  //創建方式之二：通過task工廠調用StartNew 創建並並啟用
                  Task t2 = Task.Factory.StartNew(Task2);
      
                  Console.WriteLine("t1任務Start之前狀態：{0},t2任務狀態：{1}", t1.Status, t2.Status);
                  t1.Start();
                  Console.WriteLine("t1任務Start之後狀態：{0},t2任務狀態：{1}", t1.Status, t2.Status);
                  
                  Task.WaitAll(t1, t2);
      
                  Console.WriteLine("主線程執行完畢");
                  Console.WriteLine("t1最終狀態：{0},t2最終狀態：{1}", t1.Status, t2.Status);
                  Console.ReadLine();
              }
              public static void Task1()
              {
                  Thread.Sleep(1000);
                  Console.WriteLine("運行task1");
              }
              public static void Task2()
              {
                  Thread.Sleep(2000);
                  Console.WriteLine("運行task2");
              }

      

      輸出

   3. 理解任務狀態和生命周期
      • task實例的執行取決於底層硬件和運行時可用的資源。因此，在您獲取了有關task實例的任何信息後，這個狀態可能會發生改變，因為task實例的狀態也在同時發生改變。當task到達它的3種可能的最終之一時，它再也回不去之前的任何狀態了，如圖所示。
      • T初始狀態：task實例有3種可能的初始狀態，詳細說明如圖
      • 最終狀態：接下來，task實例可以轉換到running狀態，並且最終轉變到一個最終狀態。 如果task實例有關聯的子任務，那麽就不能認為這個task完成了，並且這個task將轉變到WaitingForChildrenToComplete 狀態。當task實例的子任務都完成後，這個Task將進入3種可能的最終狀態之一。詳細說明如下如圖
      • 
   4. 取消任務
      • 如果想中斷task實例的執行，可以通過取消標記（Cancellation Token）

      • CancellationTokenSource 能夠初始化取消的請求，而CancellationToken能夠將這些請求傳遞給異步的操作。 

   5. 

      public static void RunGetStartTaskCancel()
              {
                  var cts = new CancellationTokenSource();
                  var ct = cts.Token;
      
                  var sw = Stopwatch.StartNew();
                  var t1 = Task.Factory.StartNew(() => Task1Cancel(ct), ct);
      
                  var t2 = Task.Factory.StartNew(() => Task2Cancel(ct), ct);
                  //主線程模擬1秒
                  Thread.Sleep(1000);
      
                  cts.Cancel();
      
                  try
                  {
                      if (!Task.WaitAll(new Task[] { t1, t2 }, 3000))
                      {
                          Console.WriteLine("Task1Cancel 和 Task2Cancel 超過了2秒完成.");
                          Console.WriteLine("t1狀態" + t1.Status.ToString());
                          Console.WriteLine("t2狀態" + t2.Status.ToString());
                          Console.ReadLine();
                      }
                      Console.ReadLine();
      
                  }
                  catch (AggregateException ex)
                  {
                      foreach (Exception innerException in ex.InnerExceptions)
                      {
                          Debug.WriteLine(innerException.ToString());
                          Console.WriteLine("異常消息：" + innerException.ToString());
                      }
      
                      if (t1.IsCanceled)
                      {
                          Console.WriteLine("t1 task 運行Task1Cancel 已取消");
                      }
      
                      if (t1.IsCanceled)
                      {
                          Console.WriteLine("t2 task 運行Task2Cancel 已取消");
                      }
      
                      Console.WriteLine("耗時" + sw.Elapsed.ToString());
                      Console.WriteLine("完成");
                      Console.ReadLine();
      
                  }
              }
              public static void Task1Cancel(CancellationToken ct)
              {
                  ct.ThrowIfCancellationRequested();
                  var sw = Stopwatch.StartNew();
                  Thread.Sleep(1000); 
      
                  Console.WriteLine("運行task1");
                  Console.WriteLine("task1:" + sw.Elapsed.ToString());
                  ct.ThrowIfCancellationRequested();
              }
              public static void Task2Cancel(CancellationToken ct)
              {
                  ct.ThrowIfCancellationRequested();
                  var sw = Stopwatch.StartNew();
                  Thread.Sleep(2000);
      
                  Console.WriteLine("運行task2");
                  Console.WriteLine("task2:" + sw.Elapsed.ToString());
              }

      
   6. 從任務獲取返回值
      • 目前，我們的任務實例還沒有返回值，他們都是運行一些不返回值的委托。正如開頭將的，任務是可以有返回值的。通過使用Task<TResult>實例，其中TResult要替換為返回類型。

        public static void RunGetStartTaskResult()
                {
                    var t1 = Task.Factory.StartNew(() => GetTask1("ChengTian"));
                    //等待t1 完成
                    t1.Wait();
                    var t2 = Task.Factory.StartNew(() =>
                    {
                        for (int i = 0; i < t1.Result.Count; i++)
                        {
                            Console.WriteLine(t1.Result[i]);
                        }
        
                    });
        
                    Console.WriteLine("結束");
                    Console.ReadLine();
                }
        
                public static List<char> GetTask1(string ss)
                {
                    Thread.Sleep(1000);
                    return ss.ToList();
                }

        

        輸出返回值

   7. 通過延續串聯任務
      • 改造下上面的例子，在t1任務完成之後啟動t2任務
   8. 

      public static void RunGetStartTaskContinueWith()
              {
                  var t1 = Task.Factory.StartNew(() => GetTask1("ChengTian"));
                  var t2 = t1.ContinueWith(t =>
                  {
                      for (int i = 0; i < t1.Result.Count; i++)
                      {
                          Console.WriteLine(t1.Result[i]);
                      }
      
                  });
      
                  Console.WriteLine("結束");
                  Console.ReadLine();
              }

      

      可以在任何任務實例上調用ContinueWith方法，創建一個延續。 你也可以串聯很多任務，然後等待最後一個任務（在這個實例中為t2）執行完成.

線程池任務