Asp.Net Core 輕鬆學-多執行緒之Task快速上手
前言
Task是從 .NET Framework 4 開始引入的一項基於佇列的非同步任務（TAP）模式，從 .NET Framework 4.5 開始，任何使用 async/await 進行修飾的方法，都會被認為是一個非同步方法；實際上，這些非同步方法都是基於佇列的執行緒任務，從你開始使用 Task 去執行一段程式碼的時候，實際上就相當於開啟了一個執行緒，預設情況下，這個執行緒數由執行緒池 ThreadPool 進行管理的。
1. Task 的使用方法
Task 的使用用方法非常簡單，一行程式碼就可以開始一個非同步任務
1.1 最簡單的使用方式
static void EasyTask() { // 執行一個無返回值的任務 Task.Run(() => { Console.WriteLine("runing..."); }); // 執行一個返回 int 型別結果的任務 Task.Run<int>(() => { return new Random().Next(); }); // 宣告一個任務，僅宣告，不執行 Task t = new Task(() => { Console.WriteLine(""); }); }
上面的程式碼看起來非常簡單，只需要一行程式碼就完成了一個非同步任務執行緒，先不要去深究其背後的原理，對於新手來說，先解決能用，再去了解為什麼可以這樣使用，不然，一開始就失去了學習的信心
2.1 使用 TaskFactory 工廠開始非同步任務
static void Factory() { List<Task<int>> tasks = new List<Task<int>>(); TaskFactory factory = new TaskFactory(); tasks.Add(factory.StartNew<int>(() => { return 1; })); tasks.Add(factory.StartNew<int>(() => { return 2; })); foreach (var t in tasks) { Console.WriteLine("Task:{0}", t.Result); } }
上面的程式碼使用 TaskFactory 建立並運行了兩個非同步任務，同時把這兩個任務加入了任務列表 tasks 中，然後立即迭代此 tasks 獲取非同步任務的執行結果，使用 TaskFactory 工廠類，可以建立一組人物，然後依次執行它們
2.3 執行上面的程式碼，輸出結果如下
3. 處理 Task 中的異常
非同步任務中發生異常會導致任務丟擲 TaskCancelException 的異常，僅表示任務退出，程式應當捕獲該異常；然後，立即呼叫 Task 進行狀態判斷，獲取內部異常
3.1 模擬丟擲異常
static void SimpleTask() { var task = Task.Run(() => { Console.WriteLine("SimpleTask"); Task.Delay(1000).Wait(); throw new Exception("SimpleTask Error"); }); try { task.Wait(); } catch (Exception ex) { Console.WriteLine(ex.Message); } if (task.IsCompletedSuccessfully) { Console.WriteLine("IsCompleted"); } }
上面的程式碼模擬了 Task 內部發生的異常，並捕獲了異常，通常情況下，推薦使用 Task 的任務狀態判斷以進行下一步的任務處理（如果需要），如果僅僅是簡單的執行一個非同步任務，直接捕獲異常即可，這裡使用了狀態判斷，如果任務已完成，則列印一則訊息：IsCompleted；很明顯，在上面的程式碼中，此 “IsCompleted” 訊息並不會被列印到控制檯
注意，這裡使用了 task.IsCompletedSuccessfully 而不是 task.IsCompleted，這兩者的區別在於，前者只有在任務正常執行完成，無異常，無中途退出指令的情況下才會表示已完成，而 task.IsCompleted 則僅僅表示“任務完成”
3.2 執行程式，輸出結果
4. 同步上下文
在 WinForm/WPF 應用程式中，也常常需要在 UI 上開闢非同步任務，通常情況下，窗體控制元件僅允許建立其的執行緒訪問，在沒有 Task 的時代，處理非同步上下文到同步上下文是一件非常複雜的事情，在 Task 出現以後，提供了 TaskScheduler 任務排程器，讓我們可以非常方便的在非同步執行緒中訪問 UI 執行緒的資源
4.1 獲取當前執行緒上下文物件
static void TaskSynchronizationContext()
{
var UISyncContext = TaskScheduler.FromCurrentSynchronizationContext();
var t1 = Task.Factory.StartNew<int>(() =>
{
return 1;
});
t1.ContinueWith((atnt) =>
{
// 從這裡訪問 UI 執行緒的資源
Console.WriteLine("從這裡訪問 UI 執行緒的資源");
}, UISyncContext);
}從上面的程式碼可以發現，僅僅需要呼叫 TaskScheduler.FromCurrentSynchronizationContext() 獲得當前執行緒的同步上下文，然後在執行非同步任務的時候傳入，即可訪問當前執行緒建立的 UI 資源
5. Task 的執行方式
5.1 基於 ThreadPool 執行緒池的方式
一個非同步任務總是處於佇列中，任務佇列基於先進先出的原則，最新進入佇列的任務總是最先被執行；但是，在多執行緒的環境下，最先執行並不意味著最先結束，意識到這一點很重要，每個任務可排程的資源和處理的進度決定了任務的完成時間。
預設情況下，所有的任務都使用 ThreadPool 的資源，當你開啟一個 Task 的時候，實際上，是由 ThreadPool 分配了一個執行緒，ThreadPool 的上限取決於很多方面的因素，例如虛擬記憶體的大小，當 Task 開啟的數量超過ThreadPool 的上限的時候，Task 將進入排隊狀態，可以手動設定 ThreadPool 的大小
static void SetThreadPool()
{
var available = ThreadPool.SetMaxThreads(8, 16);
Console.WriteLine("Result:{0}", available);
}上面的程式碼表示設定當前程式可使用的執行緒池大小，但是，SetMaxThreads 的值不應該小於託管伺服器的 CPU 核心數量，否則，變數 available 的值將顯示為 false，表示未成功設定執行緒池上限
注意：ThreadPool 上的所有執行緒都是後臺執行緒，也就是說，其IsBackground屬性是true，在託管程式退出後，ThreadPool 也將會退出。
5.2 長時間運行於後臺的任務
在建立 Task 的時候，我們可能需要做一些長時間執行的業務，這個時候如果使用預設的 ThreadPool 資源，在併發狀態下，這是不合適的，因為該任務總是長時間的佔用執行緒池中的資源，導致執行緒池數量受限，這種情況下，可以在建立任務的時候使用指定 TaskCreationOptions.LongRunning 方式建立 Task
static void LongTask()
{
Task.Factory.StartNew(() =>
{
Console.WriteLine("LongRunning Task");
}, TaskCreationOptions.LongRunning);
}上面的程式碼看起來和建立普通的 Task 任務並沒有多大的區別，唯一不同的是，在引數中傳入了 TaskCreationOptions.LongRunning，指定這個是一個 LongRunning 型別的任務，當TaskFactory 收到這樣一個型別的任務時，將會為這個任務開闢一個獨立的執行緒，而不是從 ThreadPool 中建立
6. 有條件的 Task
Task 內部提供多種多樣的基於佇列的鏈式任務管理方法，通過使用這些快捷方式，可以讓非同步佇列有序的執行，比如ContinueWith()，ContinueWhenAll()，ContinueWhenAny(),WaitAll()，WaitAny()，WhenAll(),WhenAny()
6.1 使用演示
static void WithTask()
{
var order1 = Task.Run(() =>
{
Console.WriteLine("Order 1");
});
// 匿名委託將等待 order1 執行完成後執行，並將 order1 物件作為引數傳入
order1.ContinueWith((task) =>
{
Console.WriteLine("Order 1 Is Completed");
});
var t1 = Task.Run(() => { Task.Delay(1500).Wait(); Console.WriteLine("t1"); });
var t2 = Task.Run(() => { Task.Delay(2000).Wait(); Console.WriteLine("t2"); });
var t3 = Task.Run(() => { Task.Delay(3000).Wait(); Console.WriteLine("t3"); });
Task.WaitAll(t1, t2, t3);
// t1,t2,t3 完成後輸出下面的訊息
Console.WriteLine("t1,t2,t3 Is Complete");
var t4 = Task.Run(() => { Task.Delay(1500).Wait(); Console.WriteLine("t4"); });
var t5 = Task.Run(() => { Task.Delay(2000).Wait(); Console.WriteLine("t5"); });
var t6 = Task.Run(() => { Task.Delay(3000).Wait(); Console.WriteLine("t6"); });
Task.WaitAny(t4, t5, t6);
// 當任意任務完成時，輸出下面的訊息，目前按延遲時間計算，在 t4 完成後立即輸出下面的資訊
Console.WriteLine("t4,t5,t6 Is Complete");
var t7 = Task.Run(() => { Task.Delay(1500).Wait(); Console.WriteLine("t7"); });
var t8 = Task.Run(() => { Task.Delay(2000).Wait(); Console.WriteLine("t8"); });
var t9 = Task.Run(() => { Task.Delay(3000).Wait(); Console.WriteLine("t9"); });
var whenAll = Task.WhenAll(t7, t8, t9);
// WhenAll 不會等待，所以這裡必須顯示指定等待
whenAll.Wait();
// 當所有任務完成時，輸出下面的訊息
Console.WriteLine("t7,t8,t9 Is Complete");
var t10 = Task.Run(() => { Task.Delay(1500).Wait(); Console.WriteLine("t10"); });
var t11 = Task.Run(() => { Task.Delay(2000).Wait(); Console.WriteLine("t11"); });
var t12 = Task.Run(() => { Task.Delay(3000).Wait(); Console.WriteLine("t12"); });
var whenAny = Task.WhenAll(t10, t11, t12);
// whenAny 不會等待，所以這裡必須顯示指定等待
whenAny.Wait();
// 當任意任務完成時，輸出下面的訊息，目前按延遲時間計算，在 t10 完成後立即輸出下面的資訊
Console.WriteLine("t10,t11,t12 Is Complete");
}6.2 執行上面的程式碼，輸出結果如下
值得注意的是，當呼叫 WhenAll 方法時，會返回執行任務的狀態，此狀態是所有任務的統一狀態，如果執行了 3 個任務，而其中一個出錯，則返回任務狀態表示為：Faulted，如果任意任務被取消，則狀態為：Canceled；
當呼叫 WhenAny() 方法時，表示任意任務完成即可表示完成，此時，會返回最先完成的任務資訊
注意：WhenAll 和 WhenAny 方法正常執行，無異常，無取消，則所返回的完成狀態表示為：RanToCompletion
結束語
- 本章簡要介紹了基於佇列的非同步任務（TAP）使用方式
- 介紹了TAP 執行的方式、以及異常處理
- 同時還介紹瞭如何使用 UI 執行緒同步上下文物件，以及有條件使用 TAP 的各種方法