C# Task和异步方法
ThreadPool中有若干数量的线程。当有任务需要处理时，会从线程池中获取一个空闲的线程来执行任务，任务执行完毕后线程不会销毁，而是被线程池回收以供后续任务使用。当线程池中所有的线程都被占用，又有新任务要处理时，线程池会新建一个线程来处理该任务。如果线程数量达到设置的最大值，任务会排队，等待其他任务释放线程后再执行。ThreadPool相对于Thread来说可以减少线程的创建，有效减小系统开销。但是ThreadPool不能控制线程的执行顺序，也不能获取线程池内线程取消/异常/完成的通知，即不能有效监控和控制线程池中的线程。因此NET4.0在ThreadPool的基础上推出了Task。Task拥有线程池的优点，同时也解决了使用线程池不易控制的弊端。
1.无返回值的Task的创建和执行
using System;
using System.Threading.Tasks;
using System.Threading;
namespace TaskDemo
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
// 实例化一个Task，通过Start方法启动
Task task = new Task(
() =>
{
Thread.Sleep(1000);
Console.WriteLine($"NEW实例化一个task，线程ID为{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
}
);
task.Start();
// Task.Factory.StartNew(Action action)创建和启动一个Task
Task task2 = Task.Factory.StartNew(
() =>
{
Thread.Sleep(500);
Console.WriteLine($"Task.Factory.StartNew方式创建一个task，线程ID为{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
});
// Task.Run(Action action)将任务放在线程池队列，返回并启动一个Task
Task task3 = Task.Run(
() =>
{
Thread.Sleep(200);
Console.WriteLine($"Task.Run方式创建一个task，线程ID为{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
});
Console.WriteLine("执行主线程");
Console.Read();
}
}
}运行结果：
2.用Task.Result获取返回值的Task的创建和执行
namespace TaskDemo
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
// 有返回值的启动task
Task task = new Task(
() =>
{
Thread.Sleep(1000);
return $"NEW实例化一个task，线程ID为{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}";
}
);
task.Start();
// Task.Factory.StartNew(Action action)创建和启动一个Task
Task task2 = Task.Factory.StartNew(
() =>
{
Thread.Sleep(3000);
return $"Task.Factory.StartNew方式创建一个task，线程ID为{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}";
});
// Task.Run(Action action)将任务放在线程池队列，返回并启动一个Task
Task task3 = Task.Run(
() =>
{
Thread.Sleep(2000);
return $"Task.Run方式创建一个task，线程ID为{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}";
});
Console.WriteLine("执行主线程");
Console.WriteLine(task.Result);
Console.WriteLine(task2.Result);
Console.WriteLine(task3.Result);
Console.Read();
}
}
} 运行结果：
可见Task.Result获取返回值时会阻塞线程。本例中，必须等到task2执行完成，获取到返回值后，才能继续执行task3。但是上面两个例子中的Task的执行都是异步的，不会阻塞主线程。
3.同步执行Task，会阻塞主线程
namespace TaskDemo
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Task task = new Task(
() =>
{
Thread.Sleep(1000);
Console.WriteLine("执行Task结束");
}
);
// 同步执行，会阻碍主线程
task.RunSynchronously();
Console.WriteLine("执行主线程");
Console.Read();
}
}
}运行结果：
4.Task的阻塞方法（Wait/WaitAll/WaitAny）
使用Task Wait/WaitAll/WaitAny方法，实现阻塞线程
- task.Wait()表示等待task执行完毕，类似于thread.Join()
- task.WaitAll(Task[] tasks)表示只有所有的task都执行完毕再解除阻塞
- task.WaitAny(Task[] tasks)表示只要有一个task执行完毕就解除阻塞
Task task1 = new Task(
() =>
{
Thread.Sleep(1000);
Console.WriteLine("线程1执行完毕");
});
task1.Start();
Task task2 = new Task(
() =>
{
Thread.Sleep(2000);
Console.WriteLine("线程2执行完毕");
});
task2.Start();
// 阻塞主线程。task1和task2都执行完毕再执行主线程
//task1.Wait();
//task2.Wait();
Task.WaitAll(new Task[] { task1, task2 });
Console.WriteLine("主线程执行完毕");
Console.Read();运行结果：
使用task1.Wait(); task2.Wait()可以达到同样的目的。如果把WaitAll改成WaitAny，则运行结果如下所示：
5.Task的延续操作（WhenAny/WhenAll/ContinueWith）
Wait/WaitAll/WaitAny方法返回值都是void，这些方法只是单纯的实现阻塞线程。使用WhenAny/WhenAll/ContinueWith方法可以让task执行完毕后，继续执行后续操作，这些方法执行完成返回一个task实例。
task.WhenAll(Task[] tasks)表示所有的task都执行完毕后再去执行后续的操作
task.WhenAny(Task[] tasks)表示任一task执行完毕后就开始执行后续操作
Task task1 = new Task(
() =>
{
Thread.Sleep(1000);
Console.WriteLine("线程1执行完毕");
});
task1.Start();
Task task2 = new Task(
() =>
{
Thread.Sleep(2000);
Console.WriteLine("线程2执行完毕");
});
task2.Start();
Task.WhenAll(new Task[] { task1, task2 }).ContinueWith(
(t) =>
{
Thread.Sleep(1000);
Console.WriteLine("执行后续操作完毕");
});
Console.WriteLine("主线程执行完毕");
Console.Read();运行结果：
WhenAll/WhenAny方法并不会阻塞主线程。也可以使用Task.Factory.ContinueWhenAll来实现
Task.Factory.ContinueWhenAll(new Task[] { task1, task2 }, (t) =>
{
Thread.Sleep(1000);
Console.WriteLine("执行后续操作完毕");
});6.Task的任务取消（CancellationTokenSource）
使用专门类CancellationTokenSource来取消任务执行。
CancellationTokenSource source = new CancellationTokenSource();
int index = 0;
Task task1 = new Task(
() =>
{
while (!source.IsCancellationRequested)
{
Thread.Sleep(1000);
Console.WriteLine($"第{++index}次执行，线程运行中...");
}
});
task1.Start();
Console.WriteLine("主线程开始执行");
Thread.Sleep(5000);
source.Cancel();
Console.WriteLine("主线程执行完毕");
Console.Read();运行结果：
还可以使用source.CancelAfter(5000)实现5s后自动取消任务，即Thread.Sleep(5000); source.Cancel();这两条代码由source.CancelAfter(5000)取代。运行结果：
注意这两次运行结果中，“主线程执行完毕”的区别。也可以通过source.Token.Register(Action action)注册取消任务触发的回调函数。
CancellationTokenSource source = new CancellationTokenSource();
source.Token.Register(
() =>
{
Console.WriteLine("任务被取消后执行的操作");
});
int index = 0;
Task task1 = new Task(
() =>
{
Console.WriteLine($"task1的线程ID是{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
while (!source.IsCancellationRequested)
{
Thread.Sleep(1000);
Console.WriteLine($"第{++index}次执行，线程运行中...");
}
});
task1.Start();
Console.WriteLine($"主线程开始执行,主线程的ID是{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
source.CancelAfter(5000);
Console.WriteLine("主线程执行完毕");
Console.Read();运行结果：
7.异步方法（async/await）
async static TaskGetContentAsync(string fileName)
{
Console.WriteLine($"当前线程ID是{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
Console.WriteLine($"开始读取文件:{DateTime.Now}");
Thread.Sleep(1000);
using(StreamReader sr = new StreamReader(fileName))
{
string program = await sr.ReadToEndAsync();
Console.WriteLine($"读取文件结束:{DateTime.Now}");
return program;
}
}
// 同步读取文件内容
static string GetContent(string fileName)
{
using (StreamReader sr = new StreamReader(fileName))
{
string program = sr.ReadToEnd();
return program;
}
}
static void Main(string[] args)
{
string path = @"D:\Demos\TaskDemo\postdata.txt";
Console.WriteLine($"主线程ID是{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
Console.WriteLine($"主程序执行开始：{DateTime.Now}");
string content = GetContentAsync(path).Result;
Console.WriteLine($"主程序输入结果：{content}");
Console.WriteLine($"主程序执行结束：{DateTime.Now}");
Console.Read();
} 运行结果：
主程序等待GetContentAsync方法执行完毕后，获取到返回值后才继续执行。这说明，如果调用方法要从调用中获取一个T类型的值，异步方法的返回类型必须是Task
async static void GetContentAsync(string fileName)
{
Console.WriteLine($"当前线程ID是{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
Console.WriteLine($"开始读取文件:{DateTime.Now}");
Thread.Sleep(1000);
using(StreamReader sr = new StreamReader(fileName))
{
string program = await sr.ReadToEndAsync();
Console.WriteLine($"读取文件结束:{DateTime.Now}");
}
}
static void Main(string[] args)
{
string path = @"D:\Demos\TaskDemo\postdata.txt";
Console.WriteLine($"主线程ID是{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
Console.WriteLine($"主程序执行开始：{DateTime.Now}");
GetContentAsync(path);
Console.WriteLine($"主程序执行结束：{DateTime.Now}");
Console.Read();
}运行结果：
