多线程——认识和使用Task
转自：http://www.cnblogs.com/yunfeifei/p/4106318.html
对于多线程，我们经常使用的是Thread。在我们了解Task之前，如果我们要使用多核的功能可能就会自己来开线程，然而这种线程模型在.net 4.0之后被一种称为基于“任务的编程模型”所冲击，因为task会比thread具有更小的性能开销，不过大家肯定会有疑惑，任务和线程到底有什么区别呢？
任务和线程的区别：
1、任务是架构在线程之上的，也就是说任务最终还是要抛给线程去执行。
2、任务跟线程不是一对一的关系，比如开10个任务并不是说会开10个线程，这一点任务有点类似线程池，但是任务相比线程池有很小的开销和精确的控制。
一、认识Task和Task的基本使用
1、认识Task
首先来看一下Task的继承结构。Task标识一个异步操作。
可以看到Task和Thread一样，位于System.Threading命名空间下，这也就是说他们直接有密不可分的联系。下面我们来仔细看一下吧！
2、创建Task
创建Task的方法有两种，一种是直接创建——new一个出来，一种是通过工厂创建。下面来看一下这两种创建方法：
//第一种创建方式，直接实例化
var task1 = new Task(() =>
{
//TODO you code
});这是最简单的创建方法，可以看到其构造函数是一个Action，其构造函数有如下几种，比较常用的是前两种。
//第二种创建方式，工厂创建
var task2 = Task.Factory.StartNew(() =>
{
//TODO you code
});这种方式通过静态工厂，创建以个Task并运行。下面我们来建一个控制台项目，演示一下，代码如下：
要添加System.Threading.Tasks命名控件引用。
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
namespace TaskDemo
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
var task1 = new Task(() =>
{
Console.WriteLine("Hello,task");
});
task1.Start();
var task2 = Task.Factory.StartNew(() =>
{
Console.WriteLine("Hello,task started by task factory");
});
Console.Read();
}
}
}这里我分别用两种方式创建两个task,并让他们运行。可以看到通过构造函数创建的task,必须手动Start,而通过工厂创建的Task直接就启动了。
下面我们来看一下Task的声明周期，编写如下代码：
var task1 = new Task(() =>
{
Console.WriteLine("Begin");
System.Threading.Thread.Sleep(2000);
Console.WriteLine("Finish");
});
Console.WriteLine("Before start:" + task1.Status);
task1.Start();
Console.WriteLine("After start:" + task1.Status);
task1.Wait();
Console.WriteLine("After Finish:" + task1.Status);
Console.Read();task1.Status就是输出task的当前状态，其输出结果如下：
可以看到调用Start前的状态是Created，然后等待分配线程去执行，到最后执行完成。
从我们可以得出Task的简略生命周期：
Created：表示默认初始化任务，但是“工厂创建的”实例直接跳过。
WaitingToRun: 这种状态表示等待任务调度器分配线程给任务执行。
RanToCompletion：任务执行完毕。
二、Task的任务控制
Task最吸引人的地方就是他的任务控制了，你可以很好的控制task的执行顺序，让多个task有序的工作。下面来详细说一下：
1、Task.Wait
在上个例子中，我们已经使用过了，task1.Wait();就是等待任务执行完成，我们可以看到最后task1的状态变为Completed。
2、Task.WaitAll
看字面意思就知道，就是等待所有的任务都执行完成，下面我们来写一段代码演示一下：
static void Main(string[] args)
{
var task1 = new Task(() =>
{
Console.WriteLine("Task 1 Begin");
System.Threading.Thread.Sleep(2000);
Console.WriteLine("Task 1 Finish");
});
var task2 = new Task(() =>
{
Console.WriteLine("Task 2 Begin");
System.Threading.Thread.Sleep(3000);
Console.WriteLine("Task 2 Finish");
});
task1.Start();
task2.Start();
Task.WaitAll(task1, task2);
Console.WriteLine("All task finished!");
Console.Read();
}其输出结果如下：
可以看到，任务一和任务二都完成以后，才输出All task finished！
3、Task.WaitAny
这个用发同Task.WaitAll，就是等待任何一个任务完成就继续向下执行，将上面的代码WaitAll替换为WaitAny，输出结果如下：
4、Task.ContinueWith
就是在第一个Task完成后自动启动下一个Task，实现Task的延续，下面我们来看下他的用法，编写如下代码：
static void Main(string[] args)
{
var task1 = new Task(() =>
{
Console.WriteLine("Task 1 Begin");
System.Threading.Thread.Sleep(2000);
Console.WriteLine("Task 1 Finish");
});
var task2 = new Task(() =>
{
Console.WriteLine("Task 2 Begin");
System.Threading.Thread.Sleep(3000);
Console.WriteLine("Task 2 Finish");
});
task1.Start();
task2.Start();
var result = task1.ContinueWith(task =>
{
Console.WriteLine("task1 finished!");
return "This is task result!";
});
Console.WriteLine(result.Result.ToString());
Console.Read();
} 执行结果如下：
可以看到，task1完成之后，开始执行后面的内容，并且这里我们取得task的返回值。
在每次调用ContinueWith方法时，每次会把上次Task的引用传入进来，以便检测上次Task的状态，比如我们可以使用上次Task的Result属性来获取返回值。我们还可以这么写：
var SendFeedBackTask = Task.Factory.StartNew(() => { Console.WriteLine("Get some Data!"); })
.ContinueWith(s => { return true; })
.ContinueWith(r =>
{
if (r.Result)
{
return "Finished";
}
else
{
return "Error";
}
});
Console.WriteLine(SendFeedBackTask.Result); 首先输出Get some data,然后执行第二个获得返回值true,最后根据判断返回Finished或error。输出结果:
Get some Data!
Finished
其实上面的写法简化一下，可以这样写：
Task.Factory.StartNew(() => {return "One";}).ContinueWith(ss => { Console.WriteLine(ss.Result);}); 输出One，这个可以看明白了吧~
更多ContinueWith用法参见：http://technet.microsoft.com/zh-CN/library/dd321405
5、Task的取消
前面说了那么多Task的用法，下面来说下Task的取消，比如我们启动了一个task,出现异常或者用户点击取消等等，我们可以取消这个任务。
如何取消一个Task呢，我们通过cancellation的tokens来取消一个Task。在很多Task的Body里面包含循环，我们可以在轮询的时候判断IsCancellationRequested属性是否为True，如果是True的话就return或者抛出异常，抛出异常后面再说，因为还没有说异常处理的东西。
下面在代码中看下如何实现任务的取消，代码如下：
var tokenSource = new CancellationTokenSource();
var token = tokenSource.Token;
var task = Task.Factory.StartNew(() =>
{
for (var i = 0; i < 1000; i++)
{
System.Threading.Thread.Sleep(1000);
if (token.IsCancellationRequested)
{
Console.WriteLine("Abort mission success!");
return;
}
}
}, token);
token.Register(() =>
{
Console.WriteLine("Canceled");
});
Console.WriteLine("Press enter to cancel task...");
Console.ReadKey();
tokenSource.Cancel();
Console.ReadKey();//这句忘了加，程序退出了，看不到“Abort mission success!“这个提示
这里开启了一个Task,并给token注册了一个方法，输出一条信息，然后执行ReadKey开始等待用户输入，用户点击回车后，执行tokenSource.Cancel方法，取消任务。其输出结果如下：
三、Task的嵌套
Task中还可以再嵌套Task，Thread中能不能这样做，我只能说我是没这样写过。Task中的嵌套，我感觉其实也可以分开来写，不过嵌套起来会方便管理一点。Task中的嵌套分为两种，关联嵌套和非关联嵌套，就是说内层的Task和外层的Task是否有联系，下面我们编写代码先来看一下非关联嵌套，及内层Task和外层Task没有任何关系，还是在控制台程序下面，代码如下：
static void Main(string[] args)
{
var pTask = Task.Factory.StartNew(() =>
{
var cTask = Task.Factory.StartNew(() =>
{
System.Threading.Thread.Sleep(2000);
Console.WriteLine("Childen task finished!");
});
Console.WriteLine("Parent task finished!");
});
pTask.Wait();
Console.WriteLine("Flag");
Console.Read();
}
运行后，输出以下信息：
从图中我们可以看到，外层的pTask运行完后，并不会等待内层的cTask，直接向下走先输出了Flag。这种嵌套有时候相当于我们创建两个Task，但是嵌套在一起的话，在Task比较多时会方便查找和管理，并且还可以在一个Task中途加入多个Task，让进度并行前进。
下面我们来看一下如何创建关联嵌套，就是创建有父子关系的Task，修改上面代码如下：
static void Main(string[] args)
{
var pTask = Task.Factory.StartNew(() =>
{
var cTask = Task.Factory.StartNew(() =>
{
System.Threading.Thread.Sleep(2000);
Console.WriteLine("Childen task finished!");
},TaskCreationOptions.AttachedToParent);
Console.WriteLine("Parent task finished!");
});
pTask.Wait();
Console.WriteLine("Flag");
Console.Read();
}可以看到，我们在创建cTask时，加入了以参数，TaskCreationOptions.AttachedToParent，这个时候，cTask和pTask就会建立关联，cTask就会成为pTask的一部分，运行代码，看下结果：
可以看到，tTask会等待cTask执行完成。省得我们写Task.WaitAll了，外层的Task会自动等待所有的子Task完成才向下走。
下面我们来写一个Task综合使用的例子，来看一下多任务是如何协作的。假设有如下任务，如图：
任务2和任务3要等待任务1完成后，取得任务1的结果，然后开始执行。任务4要等待任务2完成，取得其结果才能执行，最终任务3和任务4都完成了，合并结果，任务完成。图中已经说的很明白了。下面来看一下代码：
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
namespace TaskDemo
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Task.Factory.StartNew(() =>
{
var t1 = Task.Factory.StartNew(() =>
{
Console.WriteLine("Task 1 running...");
return 1;
});
t1.Wait(); //等待任务一完成
var t3 = Task.Factory.StartNew(() =>
{
Console.WriteLine("Task 3 running...");
return t1.Result + 3;
});
var t4 = Task.Factory.StartNew(() =>
{
Console.WriteLine("Task 2 running...");
return t1.Result + 2;
}).ContinueWith(task =>
{
Console.WriteLine("Task 4 running...");
return task.Result + 4;
});
Task.WaitAll(t3, t4); //等待任务三和任务四完成
var result = Task.Factory.StartNew(() =>
{
Console.WriteLine("Task Finished! The result is {0}",t3.Result + t4.Result);
});
});
Console.Read();
}
}
} 任务2和任务4可以用ContinueWith连接执行，最终运行结果如图：
可以看到所有的任务都执行了，我们也得到了正确的结果11.这下体会到Task的强大了吧~
四、Task的异常处理
任何应用程序都需要有异常处理机制，谁也不能保证自己写到代码在任何时候都是可以正常运行的，那么在Task中到底该怎么处理异常呢？先来按照平时的写法，加个Try...Catch...试试，看看会出现什么现象：
static void Main(string[] args)
{
try
{
var pTask = Task.Factory.StartNew(() =>
{
var cTask = Task.Factory.StartNew(() =>
{
System.Threading.Thread.Sleep(2000);
throw new Exception("cTask Error!");
Console.WriteLine("Childen task finished!");
});
throw new Exception("pTask Error!");
Console.WriteLine("Parent task finished!");
});
pTask.Wait();
}
catch (Exception ex)
{
Console.WriteLine(ex.Message);
}
Console.WriteLine("Flag");
Console.Read();
}
大家都看得懂，就不解释了，直接F5运行，结果如图：
唉，不对啊~~怎么显示这异常信息呢？先不说异常信息对不对，反正异常是捕获到了。从这张图中你们还发现了什么吗？
没错，cTask被中断了，这里cTask和pTask并没有建立关联，但是pTask出现异常，其内部的Task也都会中断，不再执行，即使异常是在子Task启动以后发生的。
下面我们继续来说异常吧，来看看正确的异常处理办法，怎么捕获到真正的异常信息,代码如下：
static void Main(string[] args)
{
try
{
var pTask = Task.Factory.StartNew(() =>
{
var cTask = Task.Factory.StartNew(() =>
{
System.Threading.Thread.Sleep(2000);
throw new Exception("cTask Error!");
Console.WriteLine("Childen task finished!");
});
throw new Exception("pTask Error!");
Console.WriteLine("Parent task finished!");
});
pTask.Wait();
}
catch (AggregateException ex)
{
foreach (Exception inner in ex.InnerExceptions)
{
Console.WriteLine(inner.Message);
}
}
Console.WriteLine("Flag");
Console.Read();
}这里用了AggregateException，就是异常集合，当然开发中不会只有一个线程，肯定会有多个线程，多个线程就可能有多个异常。我们变量异常集合，输出异常信息，如下图：
对了吧，看到正确的异常信息了，但是还是看不到cTask的，因为他被中断了。
当然，除了在task中使用异常，我们还可以通过Task的几个属性来判断Task的状态，如：IsCompleted, IsFaulted, IsCancelled,Exception等等来判断task是否成功的执行了。