使用Task代替ThreadPool和Thread


一：Task的优势
ThreadPool相比Thread来说具备了很多优势，但是ThreadPool却又存在一些使用上的不方便。比如：
1: ThreadPool不支持线程的取消、完成、失败通知等交互性操作；
2: 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FCL4.0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。
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();
}二：Task的完成状态
任务Task有这样一些属性，让我们查询任务完成时的状态：

1: IsCanceled，因为被取消而完成；
2: IsCompleted，成功完成；
3: 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一点的例子，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);
//等待按下任意一个键取消任务
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秒钟的时候按下键盘，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，为什么完成的状态IsCanceled那一栏还是False。这是因为在工作任务中，我们对于IsCancellationRequested进行了业务逻辑上的处理，并没有通过ThrowIfCancellationRequested方法进行处理。如果采用后者的方式，如下：

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);
//等待按下任意一个键取消任务
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ThrowIfCancellationRequested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IsCancled为True。

再一次，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状态却还是等于False。这是因为ThrowIfCancellationRequested是协作式取消方式类型CancellationTokenSource的一个方法，CLR进行了特殊的处理。CLR知道这一行程序开发者有意为之的代码，所以不把它看作是一个异常（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：
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

三：任务工厂
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();
//等待按下任意一个键取消任务
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甚至进一步优化了后台线程池的调度，加快了线程的处理速度。在FCL4.0时代，使用多线程，我们理应更多地使用Task。

下面说下如何正确停止线程



开发者总尝试对自己的代码有更多的控制。“让那个还在工作的线程马上停止下来”就是诸多要求中的一种。然而事与愿违，这里面至少存在两个问题：
第一个问题是：正如线程不能立即启动一样，线程也并不能说停就停。无论采用何种方式通知工作线程需要停止，工作线程都会忙完手头最紧要的活，然后在它觉得合适的时候退出。以最传统的Thread.Abort方法为例，如果线程当前正在执行的是一段非托管代码，那么CLR就不会抛出ThreadAbortException，只有当代码继续回到CLR中时，才会引发ThreadAbortException。当然，即便是在CLR环境中，ThreadAbortException也不会立即引发。
其次，正确停
ca29
止线程，不在于调用者采取了什么行为（如最开始的Thread.Abort()方法），而更多依赖于工作线程是否能主动响应调用者的停止请求。大体机制是，如果线程需要被停止，那么线程自身就得负责开放给调用者这样的接口：Cancled，然后线程在工作的同时，还得以某种频率检测Cancled标识，若检测到Cancled，线程自己负责退出。
FCL现在为我们提供了标准的取消模式：协作式取消（Cooperative Cancellation）。协作式取消的机制就是上文提到的机制。下面是一个最基础的协作式取消的样例：

CancellationTokenSource cts = new CancellationTokenSource();
Thread t = new Thread(() =>
{
while (true)
{
if (cts.Token.IsCancellationRequested)
{
Console.WriteLine("线程被终止！");
break;
}
Console.WriteLine(DateTime.Now.ToString());
Thread.Sleep(1000);
}
});
t.Start();
Console.ReadLine();
cts.Cancel();
调用者使用CancellationTokenSource的Cancle方法通知工作线程退出。工作线程则以大致1000毫秒的频率一边工作，一边检查是否有外界传入进来的Cancel信号。若有这样的信号，则负责退出。可以看到，在正确停止线程的机制中，真正起到主要作用的是线程本身。样例中的工作代码比较简单，不过也足以说明问题。更复杂的计算式的工作，也应该以这样的一种方式，妥善而正确地处理退出。
协作式取消中的关键类型是CancellationTokenSource。它有一个关键属性Token，Token是一个名为CancellationToken的值类型。CancellationToken继而进一步提供了布尔值的属性IsCancellationRequested作为需要取消工作的标识。CancellationToken还有一个方法尤其值得注意，那就是Register方法。它负责传递一个Action委托，在线程停止的时候被回调，使用方法如：

cts.Token.Register(() =>
{
Console.WriteLine("工作线程被终止了。");
});


本建议中的例子使用Thread进行了演示，使用ThreadPool也是一样的模式，这里就不再赘述。后面我们还会讲到任务Task，它依赖于CancellationTokenSource和CancellationToken完成了所有的取消控制。