如何用Task替換Thread和ThreadPool？

一：Task的優勢

ThreadPool相比Thread來說具備了很多優勢，但是ThreadPool卻又存在一些使用上的不方便。比如：

1: ThreadPool不支持線程的取消、完成、失敗通知等交互性操作；

2: ThreadPool不支持線程執行的先后次序；

以往，如果開發者要實現上述功能，需要完成很多額外的工作，現在，FCL中提供了一個功能更強大的概念：Task。Task在線程池的基礎上進行了優化，并提供了更多的API。在FCL4.0中，如果我們要編寫多線程程序，Task顯然已經優于傳統的方式。

以下是一個簡單的任務示例：

staticvoid Main(string[] args)
{
Task t =new Task(() =>
{
Console.WriteLine("任務開始工作……");
//模擬工作過程
Thread.Sleep(5000);
});
t.Start();
t.ContinueWith((task) =>
{
Console.WriteLine("任務完成，完成時候的狀態為：");
Console.WriteLine("IsCanceled={0}\tIsCompleted={1}\tIsFaulted={2}", task.IsCanceled, task.IsCompleted, task.IsFaulted);
});
Console.ReadKey();
}

二：Task的完成狀態

任務Task有這樣一些屬性，讓我們查詢任務完成時的狀態：

1: IsCanceled，因為被取消而完成；

2: IsCompleted，成功完成；

3: IsFaulted，因為發生異常而完成

需要注意的是，任務并沒有提供回調事件來通知完成（像BackgroundWorker一樣），它通過啟用一個新任務的方式來完成類似的功能。ContinueWith方法可以在一個任務完成的時候發起一個新任務，這種方式天然就支持了任務的完成通知：我們可以在新任務中獲取原任務的結果值。

   下面是一個稍微復雜一點的例子，同時支持完成通知、取消、獲取任務返回值等功能：

staticvoid Main(string[] args)
{
CancellationTokenSource cts =new CancellationTokenSource();
Task<int> t =new Task<int>(() => Add(cts.Token), cts.Token);
t.Start();
t.ContinueWith(TaskEnded);
//等待按下任意一個鍵取消任務
Console.ReadKey();
cts.Cancel();
Console.ReadKey();
}

staticvoid TaskEnded(Task<int> task)
{
Console.WriteLine("任務完成，完成時候的狀態為：");
Console.WriteLine("IsCanceled={0}\tIsCompleted={1}\tIsFaulted={2}", task.IsCanceled, task.IsCompleted, task.IsFaulted);
Console.WriteLine("任務的返回值為：{0}", task.Result);
}

staticint Add(CancellationToken ct)
{
Console.WriteLine("任務開始……");
int result =0;
while (!ct.IsCancellationRequested)
{
result++;
Thread.Sleep(1000);
}
return result;
}

在任務開始后大概3秒鐘的時候按下鍵盤，會得到如下的輸出：

任務開始……
任務完成，完成時候的狀態為：
IsCanceled=False IsCompleted=True IsFaulted=False
任務的返回值為：3
你也許會奇怪，我們的任務是通過Cancel的方式處理，為什么完成的狀態IsCanceled那一欄還是False。這是因為在工作任務中，我們對于IsCancellationRequested進行了業務邏輯上的處理，并沒有通過ThrowIfCancellationRequested方法進行處理。如果采用后者的方式，如下：

staticvoid Main(string[] args)
{
CancellationTokenSource cts =new CancellationTokenSource();
Task<int> t =new Task<int>(() => AddCancleByThrow(cts.Token), cts.Token);
t.Start();
t.ContinueWith(TaskEndedByCatch);
//等待按下任意一個鍵取消任務
Console.ReadKey();
cts.Cancel();
Console.ReadKey();
}

staticvoid TaskEndedByCatch(Task<int> task)
{
Console.WriteLine("任務完成，完成時候的狀態為：");
Console.WriteLine("IsCanceled={0}\tIsCompleted={1}\tIsFaulted={2}", task.IsCanceled, task.IsCompleted, task.IsFaulted);
try
{
Console.WriteLine("任務的返回值為：{0}", task.Result);
}
catch (AggregateException e)
{
e.Handle((err) => err is OperationCanceledException);
}
}

staticint AddCancleByThrow(CancellationToken ct)
{
Console.WriteLine("任務開始……");
int result =0;
while (true)
{
ct.ThrowIfCancellationRequested();
result++;
Thread.Sleep(1000);
}
return result;
}

那么輸出為：

任務開始……
任務完成，完成時候的狀態為：
IsCanceled=True IsCompleted=True IsFaulted=False
在任務結束求值的方法TaskEndedByCatch中，如果任務是通過ThrowIfCancellationRequested方法結束的，對任務求結果值將會拋出異常OperationCanceledException，而不是得到拋出異常前的結果值。這意味著任務是通過異常的方式被取消掉的，所以可以注意到上面代碼的輸出中，狀態IsCancled為True。

再一次，我們注意到取消是通過異常的方式實現的，而表示任務中發生了異常的IsFaulted狀態卻還是等于False。這是因為ThrowIfCancellationRequested是協作式取消方式類型CancellationTokenSource的一個方法，CLR進行了特殊的處理。CLR知道這一行程序開發者有意為之的代碼，所以不把它看作是一個異常（它被理解為取消）。要得到IsFaulted等于True的狀態，我們可以修改While循環，模擬一個異常出來：

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

模擬異常后的輸出為：

任務開始……
任務完成，完成時候的狀態為：
IsCanceled=False IsCompleted=True IsFaulted=True

三：任務工廠

Task還支持任務工廠的概念。任務工廠支持多個任務之間共享相同的狀態，如取消類型CancellationTokenSource就是可以被共享的。通過使用任務工廠，可以同時取消一組任務：

staticvoid Main(string[] args)
{
CancellationTokenSource cts =new CancellationTokenSource();
//等待按下任意一個鍵取消任務
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();
}

staticvoid TasksEnded(Task[] tasks)
{
Console.WriteLine("所有任務已完成！");
}

以上代碼輸出為：

任務開始……
任務開始……
任務開始……
所有任務已完成（取消）！
本建議演示了Task（任務）和TaskFactory（任務工廠）的使用方法。Task甚至進一步優化了后臺線程池的調度，加快了線程的處理速度。在FCL4.0時代，使用多線程，我們理應更多地使用Task。