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.NET异步编程之------Task

　　一.FrameWork 4.0之前的线程世界 　　　

　　在.NET FrameWork 4.0之前，如果我们使用线程。一般有以下几种方式：

　　1.使用System.Threading.Thread 类，调用实例方法Start()开启一个新线程，调用Abort()方法来提前终止线程。

　　2.使用System.Threading.ThreadPool类，调用静态方法QueueUserWorkItem()，将方法放入线程池队列，线程池来控制调用。

　　3.使用BeginInvoke,EndInvoke,BeginRead,EnRead,BeginWrite,EndWrite等一系列的异步方法。

　　4.使用System.ComponentModel.BackgroundWorker控件，调用实例方法RunWorkerAsync()，开启一个新线程。　

　　二.创建一个新线程时会产出哪些开销

　　1.线程内核对象，包含一组对线程进行描述的属性。

　　 2.线程环境块，包含线程异常处理的链首，线程进入的每个try{}块会在链首插入一个节点，从try{}块推出时，会在链首删除该节点。

　　 3.用户模式栈，用来存储传给方法的局部变量和实参，它还包含一个地址，指出当前方法返回知，该从什么地方继续执行。

　　 4.内核模式栈，应用程序代码向操作系统中的一个内核模式的函数传递实参时，会使用内核模式栈。

　　 5.DLL线程附加和线程分离通知，线程开启或者终止时，会调用进程中加载的所有DLL的DLLMain方法。

　　三.线程池

　　由于创建一个新的线程是一个昂贵的操作，所以有了线程池来维护了一个线程队列，例如常见的数据库连接池，IIS连接池等。线程池在FrameWork 4.0之前，我们可以使用ThreadPool.QueueUserWorkItem()将一个符合WaitHandle委托类型的方法加入到线程池队列中。

代码如下：

 1  static void Main(string[] args)
 2         {
 3             Console.WriteLine("Main");
 4             ThreadPool.QueueUserWorkItem((o) =>
 5             {
 6                 Console.WriteLine(DateTime.Now);
 7             });
 8             Thread.Sleep(1000);
 9             Console.WriteLine("Main Next...");
10             Console.Read();
11         }

为了验证线程池内的方法确实是异步的，我们在Main方法中让主线程停止1秒。测试结果确实是线程池内的方法和Main方法是异步执行的。

　　四.取消操作

　　 FrameWork提供了一个取消操作的模式，这就意味着我们可以取消正在执行的操作，对于耗时的操作来说，是非常好的用户体验。为了取消一个操作，要创建一个System.Threading.CancellationTokenSource类的实例。（MSDN入口http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/vstudio/system.threading.cancellationtokensource.aspx

)。这个对象包含了管理和取消的所有状态，Token属性可以获取CancellationToken的实例，可以根据IsCancellationRequested属性来判断是否需要取消操作。同时，可以通Register方法注册一个在取消时调用的委托。

代码如下:

 1  static void Main(string[] args)
 2         {
 3             CancellationTokenSource cts = new CancellationTokenSource();
 4             cts.Token.Register(() => Console.WriteLine("Register"));
 5             Console.WriteLine("Main");
 6             ThreadPool.QueueUserWorkItem((o) =>
 7             {
 8                 CancellationToken ct = (CancellationToken)o;
 9 
10                 for (int i = 0; i < 100; i++)
11                 {
12                     //是否需要取消操作
13                     if (ct.IsCancellationRequested)
14                     {
15                         break;
16                     }
17                     Console.WriteLine(DateTime.Now);
18                     Thread.Sleep(100);
19                 }
20 
21 
22             }, cts.Token);
23             Thread.Sleep(1000);
24             //取消
25             cts.Cancel();
26             Console.WriteLine("Main Next...");
27             Console.Read();
28         }

可以看到在Main方法中创建了CancellationTokenSource的实例，同时注册了一个在取消时调用的委托，并且把这个实例传给了线程池方法。在线程池方法的循环内判断是否需要取消任务，最后在Main方法内调用cts.Cancel()取消了操作。

　　五.Task(任务)

　　1.创建任务

　　调用ThreadPool.QueueUserWorkItem()方法来处理异步的操作是非常简单的。但是这个是有很多限制的。比如，我们不知道线程池什么时候开始执行方法，什么时候方法执行结束，而且也没有方法的返回值。所以在FrameWork 4.0里，引入了Task的概念。我们可以在 System.Threading.Tasks命名空间下找到它们(MSDN入口http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/vstudio/system.threading.tasks.task.aspx)，可以用Task做同样的异步操作。

代码如下:

 static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("Main");
            Task<int> task = new Task<int>(() =>
            {
                int sum = 0;
                for (int i = 0; i <= 1000; i++)
                {
                    Thread.Sleep(10);
                    sum += i;
                }
                return sum;
            });
            task.Start();
            Console.WriteLine(task.Result);//获取任务的执行结果
            Console.Read();
        }

　　要注意的是调用task.Result获取返回值，或者是task.Wait()等待任务执行完成，主线程将会被阻塞。要等到Task执行完成才会继续执行。同时，如果Task内部抛出了一个未处理的异常，这个异常会在调用Result或者Wait()是时候会抛出System.AggregateException。

　　 2.一个任务完成后自动执行一个新任务

　　由于调用task.Result或者task.Wait()时会阻塞，所以Task提供了一个ContinueWith()方法，有很多重载。这个方法可以在一个任务完成时，启动一个新任务，并不阻塞主线程。

代码如下：

 1  static void Main(string[] args)
 2         {
 3             Console.WriteLine("Main");
 4             Task<int> task = new Task<int>(() =>
 5             {
 6                 int sum = 0;
 7                 for (int i = 0; i <= 1000; i++)
 8                 {
 9                     Thread.Sleep(10);
10                     sum += i;
11                 }
12 
13                 return sum;
14             });
15             task.Start();
16             task.ContinueWith((t) => Console.WriteLine(t.Result));//获取任务的执行结果
17             Console.WriteLine("Main Next");
18             Console.Read();
19         }

　　要注意的是，执行到ContinueWith的时候，可能第一个求和的任务已经完成了。不过这不影响结果，ContinueWith方法会立即启动第二个任务。

　　 3.任务的状态

　　Task内部有Status的只读属性，这个的属性是TaskStatus类型的枚举。在Task对象的生存期间，可以通过Status获取任务的的当前状态。这个枚举的状态的定义如下：

 1    public enum TaskStatus
 2     {
 3         Created = 0,                     //该任务已初始化，但尚未被计划
 4 
 5         WaitingForActivation = 1,        //该任务正在等待 .NET Framework 基础结构在内部将其激活并进行计划。
 6 
 7         WaitingToRun = 2,                //该任务已被计划执行，但尚未开始执行。
 8 
 9         Running = 3,                     //该任务正在运行，但尚未完成。
10 
11         WaitingForChildrenToComplete = 4,//该任务已完成执行，正在隐式等待附加的子任务完成。  
12    
13         RanToCompletion = 5,             //已成功完成执行的任务。  
14 
15         Canceled = 6,                    //该任务已通过对其自身的 CancellationToken 引发 OperationCanceledException 对取消进行了确认，
16                                          // 此时该标记处于已发送信号状态；或者在该任务开始执行之前，已向该任务的CancellationToken 发出了信号。  
17 
18         Faulted = 7,                     // 由于未处理异常的原因而完成的任务。  
19     }

　　在创建一个Task对象时，状态是Created。当调用Start()方法，任务启动时，状态变成了WaitingToRun（），任务真正开始执行时，状态变成了Running，任务结束时，对应的三种不同的状态：成功、被取消、执行中出现未处理异常，分别对应：RanToCompletion、Canceled、Faulted。

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