《CLR via C#》之线程处理——线程池与任务
《CLR via C#》之线程处理——线程池与任务
线程池
线程池用法
任务
等待任务完成并获取结果(Wait方法和Result属性)
取消任务（token的ThrowIfCancellationRequested方法）
任务完成自动启动新任务（ContinueWith方法）
任务启动子任务
任务工厂（TaskFactory和TaskFactory）
线程池
每一个CLR都有一个线程池——由这个CLR控制的所有AppDomain共享。如果一个进程加载了多个CLR，那么每个CLR都有它自己的线程池。
CLR初始化化时，线程池是空的。在内部线程池维护了一个操作请求队列。应用请求异步操作时，就将一个记录项添加到队列中。线程池从队列中提取这个记录项，将这个记录项Dispatch给一个线程池线程。如果线程池没有线程，就创建一个新线程。当线程执行完后，也不会被销毁。
如果线程池闲着没事干一段时间之后，线程会终止自己以释放资源。
线程池用法
通常，调用ThreadPool类的静态方法：
static Boolean QueueUserWorkItem(WaitCallback callBack)；//callBack： 回调委托static Boolean QueueUserWorkItem(WaitCallback callBa ck, Object state);//state：回调参数
任务
使用ThreadPool.QueueUserWorkItem方法有两个限制：
- 没有内建机制通知操作何时完成；
- 没有机制在操作完成时获得返回值。
因此，推出了Task来完成相同的事
ThreadPool.QueueUserWorkItem(ComputeBoundOp, 5);//调用QueueUserWorkItemnew Task(ComputeBoundOp, 5).Start(); //用Task做相同的事Task.Run(() => ComputeBoundOp(5)); //等价写法
在构造Task时，可以传递TaskCreationOptions标识来控制Task的执行方式。
[Flags, Serializable]public enum TaskCreationOptions{None = 0x0000, //默认// 提议TaskScheduler，希望尽快执行PreferFairness = 0x0001,// 提议TaskScheduler，希望尽可能创建线程池线程LongRunning = 0x0002,// 总被采纳：将Task和它的父Task关联AttachedToParent = 0x0004,// 总被采纳：如果一个Task试图和父Task连接，它就是个普通Task，而不是子TaskDenyChidAttach = 0x0008,// 总被采纳：强迫子Task使用默认调度器而不是父Task的调度器HideScheduler = 0x0010}
等待任务完成并获取结果(Wait方法和Result属性)
Task<int> t = new Task<int>(n => Sum((int)n), 100000000, TaskCreationOptions.LongRunning);t.Start();// 可选择显式等待任务完成t.Wait();// 可获得结果（Result属性内部会调用Wait）Console.WriteLine("The Sum is " + t.Result);
注意：Result属性内部会调用Wait方法。
取消任务（token的ThrowIfCancellationRequested方法）
Task和ThreadPool取消任务的区别是，前者在操作中调用用ThrowIfCancellationRequested抛出异常，后者检查IsCancellationRequested属性。原因是Task可以返回值，需要将已完成的任务和出错的任务区分开。
internal static class TaskDemo{private static Int32 Sum(CancellationToken token, int n){int sum = 0;for (; n > 0; n--){// 如果token已取消，调用该方法会抛出一个OperationCanceledExceptiontoken.ThrowIfCancellationRequested();checked{sum += 10;}}return sum;}public static void Go(){CancellationTokenSource cts = new CancellationTokenSource();// 创建Task，并立即StartTask<int> t = Task.Run(() => Sum(cts.Token, 100000000), cts.Token);// 在之后的某个时间，取消taskcts.Cancel();try{//如果任务已经取消，Result会抛出AggregateExceptionConsole.WriteLine("The sum is :" + t.Result);}catch(AggregateException x){// 将任何OperationCancelException都视为已处理。// 其它任何异常都造成抛出一个新的AggregateException，其中只包含未处理的异常。x.Handle(e => e is OperationCanceledException);Console.WriteLine("Sum was cancelled");}}}
注意：如果试图取消一个未Start的任务，会抛出InvalidOperationException。
任务完成自动启动新任务（ContinueWith方法）
public static void TaskContinueWith(){Task<int> t = Task.Run(() => Sum(10000));t.ContinueWith( task => Console.WriteLine("The sum is: " + task.Result),TaskContinuationOptions.OnlyOnRanToCompletion);t.ContinueWith(task => Console.WriteLine("Sum threw: " + task.Exception.InnerException),TaskContinuationOptions.OnlyOnFaulted);//ContinueWith返回Task，但一般都不需要保存它Task cwt = t.ContinueWith(task => Console.WriteLine("Sum was cancelled"),TaskContinuationOptions.OnlyOnCanceled);}
TaskContinuationOptions枚举类型的前六个标识与TaskCreationOptions一致：
[Flags, Serializable]public enum TaskContinuationOptions{None = 0x0000,// 默认// 提议TaskScheduler，希望任务尽快执行PreferFairness = 0x0001,// 提议TaskScheduler：应尽可能创建线程池线程LongRunning = 0x0002,// 总被采纳：将一个Task与它的父Task关联AttachedToParent = 0x0004,// 任务试图和这个父任务连接将抛出一个InvalidOperationExceptionDenyChildAttach = 0x0008,// 强迫子任务使用默认调度器而不是父任务的调度器HideScheduler = 0x0010,// 除非前置任务完成，否则禁止延续任务完成（取消）LazyCancellation = 0x0020,// 这个标识指出你希望由执行第一个任务的线程执行ContinueWith任务。// 第一个任务完成后，调用ContinueWith的线程接着执行ContinueWith任务。ExecuteSynchronously = 0x80000,// 这些标识指出在什么情况下运行ContinueWith任务NotOnRanToCompletion = 0x10000,NotOnFaulted = 0x20000,NotOnCanceled = 0x40000,// 这些标识是以上三个标识的便利组合OnlyOnCanceled = NotOnRanToCompletion | NotOnFaulted,OnlyOnFaulted = NotOnRanToCompletion | NotOnCanceled,OnlyOnRanToCompletion = NotOnFaulted | NotOnCanceled,}
注意：ExecuteSynchronously：同步执行，两个任务在同一个线程一前一后地执行，被称为同步执行。
任务启动子任务
public static void TaskParentDemo(){Task<Int32[]> parent = new Task<Int32[]>(() =>{var results = new Int32[3]; //创建一个数组来存储结果//这个任务创建并启动3个子任务new Task(() => results[0] = Sum(10000), TaskCreationOptions.AttachedToParent).Start();new Task(() => results[1] = Sum(20000), TaskCreationOptions.AttachedToParent).Start();new Task(() => results[2] = Sum(30000), TaskCreationOptions.AttachedToParent).Start();return results;});// 父任务及其子任务运行完成后，用一个延续任务显示结果var cwt = parent.ContinueWith(parentTask => Array.ForEach(parentTask.Result, Console.WriteLine));parent.Start();}
注意:一个Task创建的Task默认为顶级任务，与创建它的Task无关。但是使用TaskCreationOptions.AttachedToParent标志关联Task和创建它的Task，除非所有子Task结束，否则父Task不认为已经结束。
任务工厂（TaskFactory和TaskFactory）
有时需要创建一组共享相同配置的Task对象，可创建一个任务工厂来封装通用的配置。System.Threading.Tasks命名空间提供了TaskFactory和TaskFactory。
构造一个任务工厂，向它传递希望任务具有的CancellationToken，TaskScheduler，TaskCreationOptions和TaskContinuationOptions设置。
public static void TaskFactoryDemo(){Task parent = new Task(() =>{var cts = new CancellationTokenSource();var tf = new TaskFactory<Int32>(cts.Token,TaskCreationOptions.AttachedToParent,TaskContinuationOptions.ExecuteSynchronously,TaskScheduler.Default);var childTasks = new[]{tf.StartNew(() => Sum(cts.Token, 10000)),tf.StartNew(() => Sum(cts.Token, 20000)),tf.StartNew(() => Sum(cts.Token, Int32.MaxValue))};// 任何子任务抛出异常，就取消其余子任务for (int task = 0; task < childTasks.Length; task++){childTasks[task].ContinueWith(t => cts.Cancel(), TaskContinuationOptions.OnlyOnFaulted);}// 所有子任务完成后，从未出错/未取消的任务获取返回的最大值// 然后将最大值传给另一个任务来显示最大结果。// **注意**：由于这个任务由任务工厂创建，所以会任务是父任务的一个子任务（默认配置）// 显示CancellationToken.None，和TaskContinuationOptions.ExecuteSynchronously覆盖默认值tf.ContinueWhenAll(childTasks,completedTasks => completedTasks.Where(t => !t.IsFaulted && !t.IsCanceled).Max(t => t.Result),CancellationToken.None).ContinueWith(t => Console.WriteLine("The maxium is:" + t.Result),TaskContinuationOptions.ExecuteSynchronously);});// 子任务完成后，显示任何未处理的异常parent.ContinueWith(p =>{StringBuilder sb = new StringBuilder("The following exception(s) occurred:" + Environment.NewLine);foreach (var e in p.Exception.Flatten().InnerExceptions){sb.AppendLine(" " + e.GetType().ToString());}Console.WriteLine(sb.ToString());}, TaskContinuationOptions.OnlyOnFaulted);parent.Start();}
注意：任务工厂的ContinueWhenAll和ContinueWhenAny时，NotOnRanToCompletion，NotOnFaulted和NotOnCanceled标识是非法的。组合标识当然也是非法的（OnlyOnCanceled，OnlyOnFaulted 和OnlyOnRanToCompletion）也是非法的。即，无论前置任务是如何完成的，ContinueWhenAll和ContinueWhenAny都会执行延续任务。