在 PowerShell 中可以輕松的執行後臺任務並且讓多個後臺任務並行執行。本文介紹 PowerShell 中 Job 相關的一些命令，並通過 demo 演示如何在後臺同時執行多個任務。

PowerShell 中執行後臺任務的模式

下圖描述了在 PowerShell 中執行後臺任務的進程模型(此圖來自互聯網)：

首先我們需要一個 PowerShell 進程執行與用戶交互的命令，比如執行 Start-Job 命令運行一個後臺任務。每一個這樣的後臺任務都會在一個新啟動的 PowerShell 進程中執行。所以，如果我們同時啟動三個後臺任務，那麽一共有四個 PowerShell 進程在同時運行。

Job 相關的命令

Start-Job 命令會啟動一個運行在後臺的任務。註意，每通過 Start-Job 命令運行一個任務都會創建一個單獨的 PowerShell 進程。

Stop-Job 命令用來停止一個正在運行的後臺任務(由 Start-Job 啟動的任務)。

Get-Job 命令用來獲得當前 session 中的後臺任務對象。

Wait-Job 命令阻塞當前的執行流程，等待指定的後臺任務執行結束。

Receive-Job 命令用來獲得後臺執行任務的執行結果。比如在一個後臺任務結束時，可以通過 Receive-Job 來得到結果，並輸出任務執行時的 output。

Remove-Job 命令刪除當前 session 中的已經完成的任務。當一個任務運行結束後，它並不會被自動刪除，除非你調用 Remove-Job 命令進行刪除，或者是關閉這個 session。如果使用 Remove-Job 刪除一個正在運行的任務，命令會運行失敗。此時需要先使用 Stop-Job 命令先停止任務，然後再用 Remove-Job 進行刪除。

在後臺執行任務

如果只是啟動一個後臺執行的任務，不需要知道任務執行的結果，也不關心任務何時執行結束，那麽僅僅使用 Start-Job 命令啟動任務的執行就可以了：

> Start-Job -ScriptBlock { sleep 5 }

啟動單個任務並等待任務結束

多數情況下我們是需要知道任務的結束時間的，此時可以通過 Wait-Job 命令阻塞執行流程，直到等待的任務結束：

> Start-Job -ScriptBlock { sleep 5; Write-Host "Hello world."; } | Wait-Job

註意上面的內容是由 Wait-Job 命令輸出的，當時任務的狀態為 "Completed"。

更進一步，我們還想要獲得任務執行過程中的輸出。這時我們就需要用到 Receive-Job 命令。你可以在任務啟動後的任何時刻執行 Receive-Job 命令，但是如果想要得到完整的輸出，就需要在任務結束後調用，此時需要配合 Wait-Job 命令一起使用：

$job = Start-Job -ScriptBlock { sleep 5; Write-Host "Hello world."; }
Wait-Job $job
Receive-Job -Job $job

把上面的代碼保存到文件 mytask.ps1 中執行：

Receive-Job 命令輸出了我們在後臺執行的任務的 output。

在後臺執行多個任務並等待結束

因為 Start-Job 命令是非阻塞的，所以理論上我們可以執行任意多次從而啟動很多的後臺任務。和等待單個任務相同，仍然可以使用 Wait-Job 命令來等待所有的任務結束，不過此時需要配合 Get-Job 命令一起使用：

> Get-Job | Wait-Job

更常用的方式是我們在 while 循環中不斷的檢查任務的狀態，當所有任務的狀態都是 "Completed" 時表示全部任務執行結束：

Remove-Job *
#測試計時開始
$start_time = (Get-Date)

Start-Job -ScriptBlock { sleep 9; Write-Host "Hello myJob1."; } -Name "myJob1"
Start-Job -ScriptBlock { sleep 5; Write-Host "Hello myJob2."; } -Name "myJob2"
$taskCount = 2
while($taskCount -gt 0)
{
    foreach($job in Get-Job)
    {
        $state = [string]$job.State
        if($state -eq "Completed")
        {   
            Write-Host($job.Name + " 已經完成")
            Receive-Job $job
            $taskCount--
            Remove-Job $job
        }
    }
    sleep 1
}
"所有任務已完成"
 
#得出任務運行的時間
(New-TimeSpan $start_time).totalseconds

把上面的代碼保存到 mytask.ps1 文件中並執行：

代碼中我們給每個任務起了名字，並在 while 循環中不斷的使用 Get-Job 命令檢查任務當前的狀態，如果發現任務的狀態為 "Completed"，就通過 Remove-Job 命令刪除它，並在刪除前打印任務的名稱和 output。

封裝一個執行後臺任務的函數

下面我們用封裝一個簡單的函數來並行執行多個任務：

function Run-Tasks
{
    Param
    (
        $taskArr,
        $parallelcount=1
    )

    #測試計時開始
    $startTime = (Get-Date)
    
    #移除本次會話中已有的所有後臺任務
    Remove-Job *
    
    # 使用變量 $taskCount 保存還沒有執行完成的任務數
    $taskCount = $taskArr.Length
    
    #判斷設定的並行任務數是否超過當前任務隊列中的任務數
    if($parallelCount -gt $taskArr.Length)
    {
        $parallelCount = $taskArr.Length
    }
    #啟動初始任務
    foreach($i in 1..$parallelCount)
    {
        Start-Job $taskArr[$i - 1] -Name "task$i"
    }

    #初始任務完成後開始的任務
    $nextIndex = $parallelCount
    
    #當任務隊列中還有任務時不斷輪詢已建立的任務，當一個後臺任務結束時刪除這個任務，
    #然後從任務隊列中取出下一個任務進行執行，然後等待所有任務執行完成。
    while(($nextIndex -lt $taskArr.Length) -or ($taskCount -gt 0))
    {
        foreach($job in Get-Job)
        {
            $state = [string]$job.State
            if($state -eq "Completed")
            {   
                Write-Host($job.Name + " 已經完成，結果如下：")
                Receive-Job $job
                Remove-Job $job
                $taskCount--
                if($nextIndex -lt $taskArr.Length)
                {   
                    $taskNumber = $nextIndex + 1
                    Start-Job $taskArr[$nextIndex] -Name "task$taskNumber"
                    $nextIndex++
                }
            }
        }
        sleep 1
    }
    
    "所有任務已完成"
    #得出任務運行的時間
    (New-TimeSpan $startTime).totalseconds
}

上面的函數會在後臺執行用戶的任務，然後等待所有的任務執行結束。並且用戶可以指定同時執行的任務的個數，在任務執行完成後，輸出任務的 output。接下來讓我們嘗試使用這個函數執行一些任務：

#定義 6 個任務
$task1 = {sleep 12; Write-Host "Hello myJob1."; }
$task2 = {sleep 5; Write-Host "Hello myJob2."; }
$task3 = {sleep 8; Write-Host "Hello myJob3."; }
$task4 = {sleep 3; Write-Host "Hello myJob4."; }
$task5 = {sleep 20; Write-Host "Hello myJob5."; }
$task6 = {sleep 15; Write-Host "Hello myJob6."; }
    
#將 6 個任務寫入到一個數組中作為任務隊列
$taskArr = $task1, $task2, $task3, $task4, $task5, $task6

#運行數組中的任務，允許同時運行 4 個任務
Run-Tasks -taskArr $taskArr -parallelcount 4

下面是運行的結果：

總結

能夠隨心所欲的在後臺執行任務是一件感覺非常棒的事情！當然，對於工作來說你能夠把事情做得又快又好(又好可不敢說)。本文只是提供了一個簡單的運行並行任務的 demo，省略了異常處理等重要內容，但這已經足夠您開始 PowerShell 並行任務之旅了。

參考：
《Windows PowerShell 實戰第二版》
Powershell:簡單實現並行任務的腳本

PowerShell 並行執行任務