C#并行编程-Task

TPL引入新的基于任务的编程模型，通过这种编程模型可以发挥多核的功效，提升应用程序的性能，不需要编写底层复杂且重量级的线程代码。但需要注意：任务并不是线程（任务运行的时候需要使用线程，但并不是说任务取代了线程，任务代码是使用底层的线程（软件线程，调度在特定的硬件线程或逻辑内核上）运行的，任务与线程之间并没有一对一的关系。）创建一个新的任务时，调度器（调度器依赖于底层的线程池引擎）会使用工作窃取队列找到一个最合适的线程，然后将任务加入队列，任务所包含的代码会在一个线程中运行。如图：一个Task表示一个异步操作，Task提供了很多方法和属性，通过这些方法和属性能够对Task的执行进行控制，并且能够 C#中的并行编程主要由任务并行库（Task Parallel Library, TPL）提供支持，它引入了一种基于任务的编程模型，旨在简化多核处理器环境下应用的性能优化。Task是TPL的核心概念，它代表了一个异步操作。通过Task，开发者可以避免直接处理底层线程的复杂性，同时提升程序的并发性能。 Task并不是直接等同于线程，尽管它们之间存在关联。当创建一个新的Task时，任务调度器会利用线程池的工作窃取队列找到合适的线程来执行任务，而不是为每个任务创建一个新的线程。这种机制有助于提高资源利用率和效率，避免过多线程导致的开销。 Task类提供了丰富的成员，包括方法和属性，允许开发者对Task的执行进行控制，获取任务的状态信息。例如，`Task.Status`属性可以检查任务当前的状态，如未启动、运行中、已完成或已取消等。Task的生命周期包括多个状态，一旦进入最终状态（已完成、取消或抛出异常），它就不能再回到之前的状态。 在编程中，可以使用`Parallel.For`和`Parallel.ForEach`来实现循环迭代的并行执行，这将自动创建Task实例。另外，`Parallel.Invoke`可以并行执行一组方法，同样会创建Task实例。然而，需要注意的是，虽然并行执行能提高效率，但过多的任务会增加调度开销，因此需要适度平衡任务数量与系统资源。 Task的状态转换是非常关键的概念。以下是一些常见的状态： 1. `Created`：任务已创建，但尚未开始执行。 2. `Running`：任务正在执行。 3. ` RanToCompletion`：任务已完成，无异常。 4. `Canceled`：任务被取消。 5. `Faulted`：任务执行过程中抛出了异常。 等待任务完成通常可以通过`Task.WaitAll`方法，它可以阻塞直到所有传入的任务完成。此外，`Task.WaitAll`还可以接受一个时间限制，如超时后未完成则返回。 任务的取消可以通过`CancellationTokenSource`和`CancellationToken`实现。`CancellationTokenSource`用于生成`CancellationToken`，后者可以被注册到Task中，当取消请求发出时，`IsCanceled`属性变为`true`。但是，即使取消了任务，它可能不会立即停止，而是等待当前操作完成或在下一个检查点中断。 异常处理在并行任务中至关重要，因为多个任务并行执行可能会同时抛出异常。`Task`可以捕获这些异常并将其包装在`AggregateException`中，开发者需要处理这个集合异常。 Task还支持返回值，通过`Task<TResult>`类型，可以获取异步操作的结果。`ContinueWith`方法允许在当前Task完成后执行一个后续任务，`await`关键字则可以使得代码在等待Task完成时变得简洁。`TaskContinuationOptions`参数提供了更多的控制，比如控制任务的调度策略、是否仅在前一个任务成功后继续等。 C#的Task并行编程模型简化了多线程编程，提高了代码的可读性和性能。通过理解并合理运用Task的状态管理、取消机制、异常处理以及返回值，开发者能够更有效地编写并行程序，充分利用现代计算机的多核优势。