C# 中的Task

前言

  在 C# 中，Task代表一个异步操作。它允许你在不阻塞主线程的情况下执行耗时的操作，从而提高应用程序的响应性和性能。本教程将详细介绍 C# 中的Task。

一、Task 的基本概念

  Task是.NET Framework 4.0 引入的一种异步编程模型，它代表一个可能尚未完成的操作。Task可以表示任何异步操作，例如文件读取、网络请求、数据库查询等。与传统的异步编程模型相比，Task提供了一种更加简洁和高效的方式来处理异步操作。

二、创建 Task

使用异步方法

  C# 中的异步方法通常以async关键字开头，并返回一个Task或Task。例如：

   async Task<int> CalculateSumAsync()
   {
       int sum = 0;
       for (int i = 0; i < 100; i++)
       {
           sum += i;
       }
       return sum;
   }

  在这个例子中，CalculateSumAsync方法是一个异步方法，它返回一个Task，表示一个异步操作，该操作将计算从 0 到 99 的整数之和，并返回结果。

使用 Task.Run 方法

  Task.Run方法可以将一个委托作为参数，并在一个新的线程上执行该委托。例如：

   Task<int> task = Task.Run(() =>
   {
       int sum = 0;
       for (int i = 0; i < 100; i++)
       {
           sum += i;
       }
       return sum;
   });

  在这个例子中，Task.Run方法将一个 lambda 表达式作为参数，该表达式计算从 0 到 99 的整数之和，并返回结果。Task.Run方法返回一个Task，表示在新线程上执行的异步操作。

三、等待 Task 完成

使用 await 关键字

  await关键字用于等待一个Task完成。当使用await关键字等待一个Task时，当前方法会暂停执行，直到Task完成。例如：

   async Task<int> CalculateSumAsync()
   {
       int sum = 0;
       for (int i = 0; i < 100; i++)
       {
           sum += i;
       }
       return sum;
   }

   async Task Main()
   {
       int result = await CalculateSumAsync();
       Console.WriteLine(result);
   }

  在这个例子中，Main方法是一个异步方法，它调用CalculateSumAsync方法，并使用await关键字等待该方法完成。一旦CalculateSumAsync方法完成，result变量将被赋值为该方法的返回值，并在控制台上输出结果。

使用 Task.Wait 方法

  Task.Wait方法用于等待一个Task完成。与await关键字不同，Task.Wait方法会阻塞当前线程，直到Task完成。例如：

   Task<int> task = Task.Run(() =>
   {
       int sum = 0;
       for (int i = 0; i < 100; i++)
       {
           sum += i;
       }
       return sum;
   });

   task.Wait();
   int result = task.Result;
   Console.WriteLine(result);

  在这个例子中，task.Wait()方法会阻塞当前线程，直到task完成。一旦task完成，result变量将被赋值为task的返回值，并在控制台上输出结果。

四、处理 Task 的异常

使用 try-catch 块

  当等待一个Task时，可以使用try-catch块来捕获Task中发生的异常。例如：

   async Task<int> CalculateSumAsync()
   {
       int sum = 0;
       for (int i = 0; i < 100; i++)
       {
           sum += i;
       }
       throw new Exception("An error occurred.");
       return sum;
   }

   async Task Main()
   {
       try
       {
           int result = await CalculateSumAsync();
           Console.WriteLine(result);
       }
       catch (Exception ex)
       {
           Console.WriteLine(ex.Message);
       }
   }

  在这个例子中，CalculateSumAsync方法在计算总和的过程中抛出了一个异常。在Main方法中，使用try-catch块来捕获这个异常，并在控制台上输出异常消息。

使用 Task.Exception 属性

  Task.Exception属性返回一个AggregateException，其中包含了Task中发生的所有异常。例如：

   Task<int> task = Task.Run(() =>
   {
       int sum = 0;
       for (int i = 0; i < 100; i++)
       {
           sum += i;
       }
       throw new Exception("An error occurred.");
       return sum;
   });

   try
   {
       task.Wait();
       int result = task.Result;
       Console.WriteLine(result);
   }
   catch (AggregateException ex)
   {
       foreach (var innerException in ex.InnerExceptions)
       {
           Console.WriteLine(innerException.Message);
       }
   }

  在这个例子中，task.Wait()方法会阻塞当前线程，直到task完成。如果task中发生了异常，catch块将捕获AggregateException，并遍历其中的所有异常，在控制台上输出异常消息。

五、Task 的延续

使用 ContinueWith 方法

  ContinueWith方法用于在一个Task完成后执行另一个操作。例如：

   Task<int> task = Task.Run(() =>
   {
       int sum = 0;
       for (int i = 0; i < 100; i++)
       {
           sum += i;
       }
       return sum;
   });

   task.ContinueWith(t =>
   {
       Console.WriteLine(t.Result);
   });

  在这个例子中，task.ContinueWith方法在task完成后执行一个 lambda 表达式，该表达式输出task的结果。

使用 await 关键字和异步方法

  也可以使用await关键字和异步方法来实现Task的延续。例如：

   async Task<int> CalculateSumAsync()
   {
       int sum = 0;
       for (int i = 0; i < 100; i++)
       {
           sum += i;
       }
       return sum;
   }

   async Task PrintResultAsync(int result)
   {
       Console.WriteLine(result);
   }

   async Task Main()
   {
       int result = await CalculateSumAsync();
       await PrintResultAsync(result);
   }

  在这个例子中，Main方法首先调用CalculateSumAsync方法，并使用await关键字等待该方法完成。然后，它调用PrintResultAsync方法，并使用await关键字等待该方法完成。这样，PrintResultAsync方法就作为CalculateSumAsync方法的延续执行。

六、Task 的并行执行

使用多个 Task

  可以同时启动多个Task，并等待它们全部完成。例如：

   Task<int> task1 = Task.Run(() =>
   {
       int sum = 0;
       for (int i = 0; i < 100; i++)
       {
           sum += i;
       }
       return sum;
   });

   Task<int> task2 = Task.Run(() =>
   {
       int product = 1;
       for (int i = 1; i <= 10; i++)
       {
           product *= i;
       }
       return product;
   });

   Task.WaitAll(task1, task2);
   int sum = task1.Result;
   int product = task2.Result;
   Console.WriteLine(sum);
   Console.WriteLine(product);

  在这个例子中，同时启动了两个Task，一个计算从 0 到 99 的整数之和，另一个计算从 1 到 10 的整数之积。然后，使用Task.WaitAll方法等待这两个Task全部完成，并输出结果。

使用 Task.WhenAll 方法

  Task.WhenAll方法返回一个Task，当所有传入的Task都完成时，这个Task才完成。例如：

   Task<int> task1 = Task.Run(() =>
   {
       int sum = 0;
       for (int i = 0; i < 100; i++)
       {
           sum += i;
       }
       return sum;
   });

   Task<int> task2 = Task.Run(() =>
   {
       int product = 1;
       for (int i = 1; i <= 10; i++)
       {
           product *= i;
       }
       return product;
   });

   Task<int[]> tasks = Task.WhenAll(task1, task2);
   int[] results = await tasks;
   int sum = results[0];
   int product = results[1];
   Console.WriteLine(sum);
   Console.WriteLine(product);

  在这个例子中，使用Task.WhenAll方法等待两个Task全部完成，并返回一个包含两个Task结果的数组。然后，使用await关键字等待这个Task完成，并输出结果。

七、总结

  Task是 C# 中一种强大的异步编程模型，它允许你在不阻塞主线程的情况下执行耗时的操作。通过使用Task，你可以提高应用程序的响应性和性能，同时保持代码的简洁和可读性。