编写高质量代码改善C#程序的157个建议——建议80：用Task代替ThreadPool

建议80：用Task代替ThreadPool

ThreadPool相对于Thread来说具有很多优势，但是ThreadPool在使用上却存在一定的不方便。比如：

ThreadPool不支持线程的取消、完成、失败通知等交互性操作。

ThreadPool不支持线程执行的先后次序。

以往，如果开发者要实现上述功能，需要完成很多额外的工作。现在，FCL中提供了一个功能更强大的概念：Task。Task在线程池的基础上进行了优化，并提供了更多的API。在FCL 4.0中，如果我们要编写多线程程序，Task显然已经优于传统的方式了。

以下是一个简单的任务示例：

static void Main(string[] args)
{
    Task t = new Task(() =>
        {
            Console.WriteLine("任务开始工作……");
            //模拟工作过程
            Thread.Sleep(5000);
        });
    t.Start();
    t.ContinueWith((task) =>
        {
            Console.WriteLine("任务完成，完成时候的状态为：");
            Console.WriteLine("IsCanceled={0}\tIsCompleted={1}\tIsFaulted={2}",
　    task.IsCanceled, task.IsCompleted, task.IsFaulted);
        });
    Console.ReadKey();
} 

任务Task具备以下属性，可以让我们查询任务完成时的状态：

IsCanceled  因为被取消而完成  
IsCompleted 成功完成  
IsFaulted       因为发生异常而完成
需要注意的是，任务并没有提供回调事件来通知完成（像BackgroundWorker一样），它是通过启用一个新任务的方式来完成类似的功能。ContinueWith方法可以在一个任务完成的时候发起一个新任务，这种方式天然就支持了任务的完成通知：我们可以在新任务中获取原任务的结果值。

下面是一个稍微复杂的例子，同时支持完成通知、取消、获取任务返回值等功能：

static void Main(string[] args)
{
    CancellationTokenSource cts = new CancellationTokenSource();
    Task<int> t = new Task<int>(() => Add(cts.Token), cts.Token);
    t.Start();
    t.ContinueWith(TaskEnded);
    //等待按任意键取消任务
    Console.ReadKey();
    cts.Cancel();
    Console.ReadKey();
}  

static void TaskEnded(Task<int> task)
{
    Console.WriteLine("任务完成，完成时候的状态为：");
    Console.WriteLine("IsCanceled={0}\tIsCompleted={1}\tIsFaulted={2}",
        task.IsCanceled, task.IsCompleted, task.IsFaulted);
    Console.WriteLine("任务的返回值为：{0}", task.Result);
}  

static int Add(CancellationToken ct)
{
    Console.WriteLine("任务开始……");
    int result = 0;
    while (!ct.IsCancellationRequested)
    {
        result++;
        Thread.Sleep(1000);
    }
    return result;
} 

在任务开始后大概3秒的时候按下键盘，会得到如下的输出：
任务开始……
任务完成，完成时候的状态为：
IsCanceled=False        IsCompleted=True        IsFaulted=False
任务的返回值为：3

你也许会奇怪，我们的任务是通过Cancel的方式处理的，为什么完成的状态IsCanceled那一栏还是False。因为在工作任务中，我们对IsCancellationRequested进行了业务逻辑上的处理，但是并没有通过ThrowIfCancellationRequested方法来处理。如果采用ThrowIfCancellationRequested方法，则代码应如下所示：

static void Main(string[] args)
{
    CancellationTokenSource cts = new CancellationTokenSource();
    Task<int> t = new Task<int>(() => AddCancleByThrow(cts.Token), cts.Token);
    t.Start();
    t.ContinueWith(TaskEndedByCatch);
    //等待按任意键取消任务
    Console.ReadKey();
    cts.Cancel();
    Console.ReadKey();
}  

static void TaskEndedByCatch(Task<int> task)
{
    Console.WriteLine("任务完成，完成时候的状态为：");
    Console.WriteLine("IsCanceled={0}\tIsCompleted={1}\tIsFaulted={2}",
        task.IsCanceled, task.IsCompleted, task.IsFaulted);
    try
    {
        Console.WriteLine("任务的返回值为：{0}", task.Result);
    }
    catch (AggregateException e)
    {
        e.Handle((err) => err is OperationCanceledException);
    }
}  

static int AddCancleByThrow(CancellationToken ct)
{
    Console.WriteLine("任务开始……");
    int result = 0;
    while (true)
    {
        ct.ThrowIfCancellationRequested();
        result++;
        Thread.Sleep(1000);
    }
    return result;
} 

那么输出为：
任务开始……
任务完成，完成时候的状态为：
IsCanceled=True     IsCompleted=True        IsFaulted=False

在任务结束求值的方法TaskEndedByCatch中，如果任务是通过ThrowIfCancellation Requested方法结束的，对任务求结果值将会抛出异常OperationCanceledException，而不是得到抛出异常前的结果值。这意味着任务是通过异常的方式被取消掉的，所以可以注意到上面代码的输出中，状态IsCanceled为True。

接着来看上面的输出，我们注意到取消是通过异常的方式实现的，而表示任务中发生了异常的IsFaulted状态却还是为False，为什么呢？这是因为ThrowIfCancellation Requested是协作式取消方式的类型CancellationTokenSource中的一个方法，CLR对其进行了特殊的处理。CLR知道这一行程序是开发者有意为之，所以不把它看做是一个异常（它被理解为取消）。要得到IsFaulted等于True的状态，我们可以修改While循环，模拟一个异常出来，具体方法如下：

while (true)
{
//ct.ThrowIfCancellationRequested();
if (result == 5)
{
    throw new Exception("error");
}
result++;
Thread.Sleep(1000);
} 

模拟异常后的输出为：

任务开始……
任务完成，完成时候的状态为：
IsCanceled=False        IsCompleted=True        IsFaulted=True

Task还支持任务工厂的概念。任务工厂支持多个任务之间共享相同的状态，如取消类型CancellationTokenSource就是可以被共享的。通过使用任务工厂，可以同时取消一组任务：

static void Main(string[] args)
{
    CancellationTokenSource cts = new CancellationTokenSource();
    //等待按任意键取消任务
    TaskFactory taskFactory = new TaskFactory();
    Task[] tasks = new Task[]
        {
            taskFactory.StartNew(() => Add(cts.Token)),
            taskFactory.StartNew(() => Add(cts.Token)),
            taskFactory.StartNew(() => Add(cts.Token))
        };
    //CancellationToken.None指示TasksEnded不能被取消
    taskFactory.ContinueWhenAll(tasks, TasksEnded, CancellationToken.None);
    Console.ReadKey();
    cts.Cancel();
    Console.ReadKey();
}  

static void TasksEnded(Task[] tasks)
{
    Console.WriteLine("所有任务已完成！");
} 

以上代码的输出为：

任务开始……  
任务开始……  
任务开始……  
所有任务已完成（取消）！

本建议演示了Task（任务）和TaskFactory（任务工厂）的使用方法。Task进一步优化了后台线程池的调度，加快了线程的处理速度。所以在FCL 4.0时代，如果要使用多线程，我们理应更多地使用Task。

因此，在本书接下来的建议中，如无特别必要，只要涉及多线程内容的，都将一并使用Task来完成。

转自：《编写高质量代码改善C#程序的157个建议》陆敏技