C#并行和多线程编程——认识和使用Task

在C#中，Task类是用来支持并行和多线程编程的。本文将详细介绍如何使用Task类。

Task的定义

Task类是C#中用来提供线程执行的工具类，使用Task，可以异步执行计算任务、并行处理集合等。Task可以并行执行多个任务，加快程序的执行速度，提高程序的响应速度。

Task的创建和使用

通过Task类创建的任务最终会在后台线程上运行。Task类有多种重载方法可以用来创建任务，最常用的有以下两种方式：

1.使用Task.Run方法

Task.Run方法可以用来开启一个新线程并在该线程上执行指定的任务，示例如下：

Task.Run(() => {
    Console.WriteLine("这是一个在Task中执行的任务");
});

2.使用Task.Factory.StartNew方法

Task.Factory.StartNew方法可以用来启动一个新的线程并在该线程上执行指定的任务。示例如下：

Task.Factory.StartNew(() =>
{
    Console.WriteLine("这是一个在Task中执行的任务");
});

Task的等待和取消

在执行任务的时候，有时候需要等待任务完成之后再继续执行下面的代码，此时可以使用Task.Wait方法。示例如下：

var task = Task.Factory.StartNew(() => {
    Console.WriteLine("这是一个在Task中执行的任务");
    Thread.Sleep(1000);
});

task.Wait();
Console.WriteLine("任务执行完成");

如果需要在某个时间点取消已经启动的任务，可以使用CancellationTokenSource类。示例如下：

var cancellationTokenSource = new CancellationTokenSource();
var task = Task.Factory.StartNew(() => {
    Console.WriteLine("这是一个在Task中执行的任务");
    while (true) {
        if (cancellationTokenSource.IsCancellationRequested) {
            cancellationTokenSource.Token.ThrowIfCancellationRequested();
        }
        // 此处处理任务逻辑
    }
}, cancellationTokenSource.Token);

// 在某个时间点取消任务
cancellationTokenSource.Cancel();

Task的延续和子任务

当一个任务执行完成之后，需要执行另外一个任务，此时可以使用Task的延续方法。示例如下：

var task1 = Task.Factory.StartNew(() => {
    Console.WriteLine("执行任务1");
});

var task2 = task1.ContinueWith(t => {
    Console.WriteLine("任务1执行完成，执行任务2");
});

Task.WaitAll(task1, task2);

在执行任务的过程中，有时候需要启动多个子任务来完成复杂的逻辑处理，此时可以使用Task的子任务。示例如下：

var parentTask = Task.Factory.StartNew(() =>
{
    Console.WriteLine("执行父任务");
    var childTask1 = Task.Factory.StartNew(() => Console.WriteLine("执行子任务1"), TaskCreationOptions.AttachedToParent);
    var childTask2 = Task.Factory.StartNew(() => Console.WriteLine("执行子任务2"), TaskCreationOptions.AttachedToParent);
    var childTask3 = Task.Factory.StartNew(() => Console.WriteLine("执行子任务3"), TaskCreationOptions.AttachedToParent);
});

parentTask.Wait();

在上述案例中，父任务会启动3个子任务，并等待子任务执行完成之后再执行后续代码。

示例

使用Task并行统计1万个随机数中的奇偶数个数并输出。

var random = new Random();
var numbers = new int[10000];
for (int i = 0; i < numbers.Length; i++) {
    numbers[i] = random.Next(1, 10000);
}

var oddCountTask = Task.Run(() => {
    var count = numbers.Count(n => n % 2 == 1);
    Console.WriteLine($"奇数的个数为{count}");
});

var evenCountTask = Task.Run(() => {
    var count = numbers.Count(n => n % 2 == 0);
    Console.WriteLine($"偶数的个数为{count}");
});

Task.WaitAll(oddCountTask, evenCountTask);

本示例中，使用Task并行计算数组中的奇偶数个数，既提高了计算的效率，又提高了程序的响应速度。

总结

本文介绍了使用C#中的Task类来支持并行和多线程编程的方法和技巧。通过Task，程序可以异步并行处理多个任务，提高程序的性能和响应速度。