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C# TaskScheduler任务调度器的实现

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下面是详细讲解 "C# TaskScheduler任务调度器的实现" 的完整攻略：

1. 什么是C# TaskScheduler任务调度器

TaskScheduler任务调度器是一个在 .NET Framework中提供的接口，它允许您将任务提交给 .NET 线程池，并使这些任务在未来的某个时刻运行。使用任务调度器，可以创建多种不同的计划，以便在特定的情况下执行任务。

2. 如何使用C# TaskScheduler任务调度器

要使用 C# TaskScheduler 任务调度器，请按照以下步骤操作：

  1. 引用 System.Threading.Tasks 命名空间和 System.Threading.Tasks.Schedulers 命名空间。
    csharp
    using System.Threading.Tasks;
    using System.Threading.Tasks.Schedulers;

  2. 创建一个自定义任务调度器继承于 TaskScheduler 抽象基类，并且重写相关方法。

  3. 在需要任务调度的地方，使用新创建的自定义任务调度器来调度任务。

下面的示例代码演示了如何创建和使用自定义任务调度器：

using System;
using System.Threading.Tasks;
using System.Threading.Tasks.Schedulers;

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        // 创建一个自定义任务调度器
        var scheduler = new LimitedConcurrencyLevelTaskScheduler(2);

        // 创建一个任务工厂，将任务调度器传递给它
        var factory = new TaskFactory(scheduler);

        // 创建10个需要执行的任务
        var tasks = new Task[10];
        for (int i = 0; i < 10; i++)
        {
            // 使用任务工厂创建任务并将其添加到任务数组中
            tasks[i] = factory.StartNew(() =>
            {
                Console.WriteLine($"Task {Task.CurrentId} started");
                // 模拟任务执行
                Task.Delay(1000).Wait();
                Console.WriteLine($"Task {Task.CurrentId} finished");
            });
        }

        // 等待所有任务完成
        Task.WaitAll(tasks);

        Console.WriteLine("All tasks finished");
        Console.ReadKey();
    }
}

// 自定义任务调度器，限制并发数
class LimitedConcurrencyLevelTaskScheduler : TaskScheduler
{
    // 用于保存待执行任务的队列
    private readonly BlockingCollection<Task> _tasks = new BlockingCollection<Task>();
    // 用于保存正在执行任务的线程
    private readonly List<Task> _threads = new List<Task>();
    // 线程池最大并发数
    private readonly int _maxDegreeOfParallelism;

    // 构造函数，指定最大并发数
    public LimitedConcurrencyLevelTaskScheduler(int maxDegreeOfParallelism)
    {
        if (maxDegreeOfParallelism < 1) throw new ArgumentOutOfRangeException(nameof(maxDegreeOfParallelism));
        _maxDegreeOfParallelism = maxDegreeOfParallelism;
    }

    // 获取待执行任务数量
    protected override int QueuedTaskCount => _tasks.Count;

    // 将任务添加到待执行队列
    protected override void QueueTask(Task task)
    {
        _tasks.Add(task);
        if (_threads.Count >= _maxDegreeOfParallelism) return;
        var thread = new Task(() =>
        {
            foreach (var t in _tasks.GetConsumingEnumerable())
            {
                TryExecuteTask(t);
            }
        }, TaskCreationOptions.LongRunning);
        thread.Start();
        _threads.Add(thread);
    }

    // 从任务队列中移除任务
    protected override bool TryDequeue(Task task) => _tasks.TryTake(task);

    // 获取当前正在执行任务的线程
    protected override IEnumerable<Task> GetScheduledTasks() => _tasks.ToArray();

    // 执行任务
    protected override bool TryExecuteTaskInline(Task task, bool taskWasPreviouslyQueued)
    {
        if (_threads.Contains(task)) return false;
        return TryExecuteTask(task);
    }
}

在上面的示例代码中，我们创建了一个自定义的 LimitedConcurrencyLevelTaskScheduler 任务调度器，它会限制并发数，最多只能同时执行两个任务。对于要调度的任务，我们使用了 TaskFactory 类的 StartNew 方法将其添加到任务调度器中执行。

3. 示例一：循环定时任务

下面是一个展示如何使用 C# TaskScheduler 执行循环定时任务的示例代码：

using System;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        // 创建计划执行任务的时间间隔
        var interval = TimeSpan.FromSeconds(5);

        // 创建一个任务调度器
        var scheduler = new LimitedConcurrencyLevelTaskScheduler(1);

        // 创建一个任务工厂
        var factory = new TaskFactory(scheduler);

        // 创建计时器
        var timer = new Timer(_ =>
        {
            // 创建需要执行的任务
            var task = factory.StartNew(() =>
            {
                Console.WriteLine(string.Format("The time is {0}", DateTime.Now));
            });

            // 在任务完成后重新设置计时器
            task.ContinueWith(_ =>
            {
                ((Timer)_.AsyncState).Change(interval, TimeSpan.FromMilliseconds(-1));
            }, timer);
        }, null, TimeSpan.Zero, TimeSpan.FromMilliseconds(-1));

        Console.ReadKey();
    }
}

// 自定义任务调度器，限制并发数
class LimitedConcurrencyLevelTaskScheduler : TaskScheduler
{
    // 用于保存待执行任务的队列
    private readonly BlockingCollection<Task> _tasks = new BlockingCollection<Task>();
    // 用于保存正在执行任务的线程
    private readonly List<Task> _threads = new List<Task>();
    // 线程池最大并发数
    private readonly int _maxDegreeOfParallelism;

    // 构造函数，指定最大并发数
    public LimitedConcurrencyLevelTaskScheduler(int maxDegreeOfParallelism)
    {
        if (maxDegreeOfParallelism < 1) throw new ArgumentOutOfRangeException(nameof(maxDegreeOfParallelism));
        _maxDegreeOfParallelism = maxDegreeOfParallelism;
    }

    // 获取待执行任务数量
    protected override int QueuedTaskCount => _tasks.Count;

    // 将任务添加到待执行队列
    protected override void QueueTask(Task task)
    {
        _tasks.Add(task);
        if (_threads.Count >= _maxDegreeOfParallelism) return;
        var thread = new Task(() =>
        {
            foreach (var t in _tasks.GetConsumingEnumerable())
            {
                TryExecuteTask(t);
            }
        }, TaskCreationOptions.LongRunning);
        thread.Start();
        _threads.Add(thread);
    }

    // 从任务队列中移除任务
    protected override bool TryDequeue(Task task) => _tasks.TryTake(task);

    // 获取当前正在执行任务的线程
    protected override IEnumerable<Task> GetScheduledTasks() => _tasks.ToArray();

    // 执行任务
    protected override bool TryExecuteTaskInline(Task task, bool taskWasPreviouslyQueued)
    {
        if (_threads.Contains(task)) return false;
        return TryExecuteTask(task);
    }
}

在上面的示例代码中，我们创建了一个循环定时任务，每隔5秒打印当前时间，通过 TaskFactory.StartNew 方法把任务添加到任务调度器中执行。任务完成后，我们通过 Task.ContinueWith 方法重新设置计时器。

4. 示例二：根据服务请求执行任务

下面是一个展示如何使用 C# TaskScheduler 根据传入的服务请求来执行任务的示例代码：

using System;
using System.Collections.Concurrent;
using System.Net.Http;
using System.Threading.Tasks;

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        // 创建一个任务调度器
        var scheduler = new LimitedConcurrencyLevelTaskScheduler(4);

        // 创建一个任务工厂
        var factory = new TaskFactory(scheduler);

        // 创建一个服务请求队列
        var queue = new ConcurrentQueue<ServiceRequest>();

        // 创建并启动服务请求处理器
        var processor = Task.Factory.StartNew(async () =>
        {
            HttpClient client = new HttpClient();
            while (true)
            {
                ServiceRequest request;
                if (queue.TryDequeue(out request))
                {
                    Console.WriteLine("Processing request: " + request.customerID);
                    var response = await client.GetAsync("http://www.baidu.com/");
                    Console.WriteLine("Request processed: " + request.customerID);
                }
                else
                {
                    await Task.Delay(100);
                }
            }
        }, CancellationToken.None, TaskCreationOptions.LongRunning, scheduler);

        // 创建一些服务请求并加入队列
        for (int i = 0; i < 10; i++)
        {
            var request = new ServiceRequest() { customerID = i };
            queue.Enqueue(request);
        }

        Console.ReadKey();
    }
}

// 自定义任务调度器，限制并发数
class LimitedConcurrencyLevelTaskScheduler : TaskScheduler
{
    // 用于保存待执行任务的队列
    private readonly BlockingCollection<Task> _tasks = new BlockingCollection<Task>();
    // 用于保存正在执行任务的线程
    private readonly List<Task> _threads = new List<Task>();
    // 线程池最大并发数
    private readonly int _maxDegreeOfParallelism;

    // 构造函数，指定最大并发数
    public LimitedConcurrencyLevelTaskScheduler(int maxDegreeOfParallelism)
    {
        if (maxDegreeOfParallelism < 1) throw new ArgumentOutOfRangeException(nameof(maxDegreeOfParallelism));
        _maxDegreeOfParallelism = maxDegreeOfParallelism;
    }

    // 获取待执行任务数量
    protected override int QueuedTaskCount => _tasks.Count;

    // 将任务添加到待执行队列
    protected override void QueueTask(Task task)
    {
        _tasks.Add(task);
        if (_threads.Count >= _maxDegreeOfParallelism) return;
        var thread = new Task(() =>
        {
            foreach (var t in _tasks.GetConsumingEnumerable())
            {
                TryExecuteTask(t);
            }
        }, TaskCreationOptions.LongRunning);
        thread.Start();
        _threads.Add(thread);
    }

    // 从任务队列中移除任务
    protected override bool TryDequeue(Task task) => _tasks.TryTake(task);

    // 获取当前正在执行任务的线程
    protected override IEnumerable<Task> GetScheduledTasks() => _tasks.ToArray();

    // 执行任务
    protected override bool TryExecuteTaskInline(Task task, bool taskWasPreviouslyQueued)
    {
        if (_threads.Contains(task)) return false;
        return TryExecuteTask(task);
    }
}

// 服务请求类
class ServiceRequest
{
    public int customerID { get; set; }
}

在上面的示例代码中，我们通过 ConcurrentQueue 创建了一个服务请求队列，并使用自定义的任务调度器来处理服务请求。

当服务请求队列中有请求时，我们使用 HttpClinet 发送请求，并记录请求的 customerID。

你可以根据需要修改上面的示例代码来满足你的具体需求。

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