一、Task执行并行任务的原理
使用Task执行并行任务的原理是将任务分成多个小块，每个小块都可以在不同的线程上运行。然后，使用Task.Run方法将这些小块作为不同的任务提交给线程池。线程池会自动管理线程的创建和销毁，并根据系统资源的可用情况来自动调整线程数量，从而实现最大化利用CPU资源的效果。
二、5个示例展示
示例1
下面是一个简单的示例，展示如何使用Task来执行并行任务：
void Task1()
{
// 创建任务数组
var tasks = new Task[10];
for (var i = 0; i < tasks.Length; i++)
{
var taskId = i + 1;
// 使用Task.Run方法提交任务
tasks[i] = Task.Run(() =>
{
Console.WriteLine("任务 {0} 运行在线程 {1} 中", taskId, Task.CurrentId);
// 执行任务逻辑
});
}
// 等待所有任务完成
Task.WaitAll(tasks);
Console.WriteLine("所有任务运行完成。");
Console.ReadKey();
}
在这个示例中，我们创建了一个长度为10的任务数组，然后使用Task.Run方法将每个任务提交给线程池。在任务执行时，使用Task.CurrentId属性获取当前任务的ID，并打印出来以方便观察。最后，我们使用Task.WaitAll方法等待所有任务完成并打印出一条完成信息。
运行的结果：
任务 3 运行在线程 11 中
任务 4 运行在线程 12 中
任务 8 运行在线程 16 中
任务 1 运行在线程 9 中
任务 2 运行在线程 10 中
任务 5 运行在线程 13 中
任务 6 运行在线程 14 中
任务 7 运行在线程 15 中
任务 9 运行在线程 17 中
任务 10 运行在线程 18 中
所有任务运行完成。
值得注意的是，在实际开发中，需要根据具体情况来评估任务的大小和数量，以确保并行任务的效率和可靠性。
示例2
另一个使用Task的示例是计算斐波那契数列。我们可以将斐波那契数列的每一项看成一个任务，然后使用Task.WaitAll方法等待所有任务完成。
void Task2()
{
static long Fib(int n)
{
if (n is 0 or 1)
{
return n;
}
else
{
return Fib(n - 1) + Fib(n - 2);
}
}
const int n = 10; // 计算斐波那契数列的前n项
var tasks = new Task<long>[n];
for (var i = 0; i < n; i++)
{
var index = i; // 需要在闭包内使用循环变量时需要赋值给另外一个变量
if (i < 2)
{
tasks[i] = Task.FromResult((long)i);
}
else
{
tasks[i] = Task.Run(() => Fib(index));
}
}
// 等待所有任务完成
Task.WaitAll(tasks);
// 打印结果
for (var i = 0; i < n; i++)
{
Console.Write("{0} ", tasks[i].Result);
}
Console.ReadKey();
}
在这个示例中，我们使用Task数组来存储所有的任务。如果需要计算的是前两项，则直接使用Task.FromResult创建完成任务，否则使用Task.Run方法创建异步任务并调用Fib方法计算结果。在等待所有任务完成后，我们遍历Task数组，并使用Task.Result属性获取每个任务的结果并打印出来。
运行的结果：
0 1 1 2 3 5 8 13 21 34
需要注意的是，在创建异步任务时，由于循环变量在闭包内的值是不确定的，因此需要将其赋值给另外一个变量，并在闭包内使用该变量。否则，所有任务可能会使用同一个循环变量的值，导致结果错误。
示例3
除了使用Task数组存储所有任务，还可以使用Task.Factory.StartNew方法创建并行任务。这个方法与Task.Run方法类似，都可以创建异步任务并提交给线程池。
void Task3()
{
long Factorial(int n)
{
if (n == 0) return 1;
return n * Factorial(n - 1);
}
const int n = 5; // 计算阶乘的数
var task = Task.Factory.StartNew(() => Factorial(n));
Console.WriteLine("计算阶乘...");
// 等待任务完成
task.Wait();
Console.WriteLine("{0}! = {1}", n, task.Result);
Console.ReadKey();
}
在这个示例中，我们使用Task.Factory.StartNew方法创建一个计算阶乘的异步任务，并等待任务完成后打印结果。
运行结果：
计算阶乘...
5! = 120
需要注意的是，尽管Task.Run和Task.Factory.StartNew方法都可以创建异步任务，但它们的行为略有不同。特别是，Task.Run方法总是使用TaskScheduler.Default作为任务调度器，而Task.Factory.StartNew方法可以指定任务调度器、任务类型和其他选项。因此，在选择使用哪种方法时，需要根据具体情况进行评估。
示例4
另一个使用Task的示例是异步读取文件。在这个示例中，我们使用Task.FromResult方法创建一个完成任务，并将文件内容作为结果返回。
void Task4()
{
const string filePath = "test.txt";
var task = Task.FromResult(File.ReadAllText(filePath)); // 只是方便举例，更好的代码应该是：File.ReadAllTextAsync(filePath);
Console.WriteLine("读取文件内容...");
// 等待任务完成
task.Wait();
Console.WriteLine("文件内容: {0}", task.Result);
Console.ReadKey();
}
在这个示例中，我们使用Task.FromResult方法创建一个完成任务，并通过File.ReadAllText方法读取文件内容并将其作为结果返回。在等待任务完成后，我们可以通过调用Task.Result属性来获取任务的结果。
文中记事本请随意创建
需要注意的是，在实际开发中，如果需要处理大型文件或需要执行长时间的I/O操作，则应该使用异步代码来避免阻塞UI线程。例如，在读取大型文件时，我们可以使用异步代码来避免阻塞UI线程，从而提高应用程序的性能和响应速度。
示例5
最后一个示例是使用Task和async/await实现异步任务。在这个示例中，我们将一个耗时的操作封装为异步方法，并使用async/await关键字来等待该操作完成。
async Task Task5()
{
async Task<string> LongOperationAsync()
{
// 模拟耗时操作
await Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds(3));
return "完成";
}
Console.WriteLine($"{DateTime.Now:yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff}开始耗时操作...");
// 等待异步方法完成
var result = await LongOperationAsync();
Console.WriteLine($"{DateTime.Now:yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff}耗时操作完成: {result}");
Console.ReadKey();
}
在这个示例中，我们使用async/await关键字将LongOperationAsync方法声明为异步方法，并使用await关键字等待Task.Delay操作完成。在主程序中，我们可以使用await关键字等待LongOperationAsync完成并获取其结果。
2023-03-28 20:54:09.111开始耗时操作...
2023-03-28 20:54:12.143耗时操作完成: 完成
需要注意的是，在使用async/await关键字时，应该避免在异步方法内部使用阻塞线程的操作，否则可能会导致UI线程被阻塞。如果必须执行阻塞操作，可以将其放在不同的线程上执行，或者使用异步IO操作来避免阻塞线程。
三、使用async/await关键字注意
在使用async/await关键字时，还有一些细节需要注意，再给出两个示例。
示例1
示例代码如下所示：
async Task Task6()
{
async Task<string> LongOperationAsync(int id)
{
// 模拟耗时操作
await Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds(1 + id));
return $"{DateTime.Now:ss.fff}完成 {id}";
}
Console.WriteLine($"{DateTime.Now:yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff}开始耗时操作...");
// 等待多个异步任务完成
var task1 = LongOperationAsync(1);
var task2 = LongOperationAsync(2);
var task3 = LongOperationAsync(3);
var results = await Task.WhenAll(task1, task2, task3);
var resultStr = string.Join(",", results);
Console.WriteLine($"{DateTime.Now:yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff}耗时操作完成: {resultStr}");
Console.ReadKey();
}
在这个示例中，我们使用Task.WhenAll方法等待多个异步任务完成，并使用Join方法将所有任务的结果连接起来作为最终结果。
2023-03-28 21:15:42.855开始耗时操作...
2023-03-28 21:15:46.894耗时操作完成: 44.888完成 1,45.883完成 2,46.893完成 3
示例2
另一个需要注意的问题是，在使用async/await关键字时，应该尽可能避免使用ConfigureAwait(false)方法。这个方法可以让异步操作不必恢复到原始的SynchronizationContext上，从而减少线程切换的开销和提高性能。
然而，在某些情况下，如果在异步操作完成后需要返回到原始的SynchronizationContext上，使用ConfigureAwait(false)会导致调用者无法正确处理结果。因此，建议仅在确定不需要返回到原始的SynchronizationContext上时才使用ConfigureAwait(false)方法。
示例代码: 假设我们有一个控制台应用程序，其中有两个异步方法：MethodAAsync()和MethodBAsync()。MethodAAsync()会等待1秒钟，然后返回一个字符串。MethodBAsync()会等待2秒钟，然后返回一个字符串。代码如下所示：
async Task<string> MethodAAsync()
{
await Task.Delay(1000);
return $"{DateTime.Now:ss.fff}>Hello";
}
async Task<string> MethodBAsync()
{
await Task.Delay(2000);
return $"{DateTime.Now:ss.fff}>World";
}
现在，我们想要同时调用这两个方法，并将它们的结果合并成一个字符串。我们可以像下面这样编写代码：
async Task<string> CombineResultsAAsync()
{
var resultA = await MethodAAsync();
var resultB = await MethodBAsync();
return $"{DateTime.Now:yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff}: {resultA} | {resultB}";
}
这个代码看起来非常简单明了，但是它存在一个性能问题。当我们调用CombineResultsAAsync()方法时，第一个await操作将使执行上下文切换回原始SynchronizationContext（即主线程），因此我们的异步操作将在UI线程上运行。由于我们要等待1秒钟才能从MethodAAsync()中返回结果，因此UI线程将被阻塞，直到异步操作完成并且结果可用为止。
这种情况下，我们可以使用ConfigureAwait(false)方法来指定不需要保留当前上下文的线程执行状态，从而让异步操作在一个线程池线程上运行。这可以通过下面的代码实现：
async Task<string> CombineResultsBAsync()
{
var resultA = await MethodAAsync().ConfigureAwait(false);
var resultB = await MethodBAsync().ConfigureAwait(false);
return $"{DateTime.Now:yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff}: {resultA} | {resultB}";
}
通过使用ConfigureAwait(false)方法，我们告诉异步操作不需要保留当前上下文的线程执行状态，这样异步操作就会在一个线程池线程上运行，而不是在UI线程上运行。这样做可以避免一些潜在的性能问题，因为我们的UI线程不会被阻塞，并且异步操作可以在一个新的线程池线程上运行。
四、总结
在使用async/await关键字时，应该遵循一些最佳实践，以提高代码的可读性、可维护性和性能。下面是一些常见的最佳实践：
- 尽可能将异步方法声明为
Task或Task<TResult>类型，以便可以使用await关键字等待其完成。如果异步方法不返回任何内容，则应将其声明为Task类型。 - 在异步方法内部尽可能避免使用阻塞线程的操作，而应该使用非阻塞操作来模拟延迟。如果必须执行阻塞操作，可以将其放在不同的线程上执行，或者使用异步IO操作来避免阻塞线程。
- 在异步方法内部不要捕获异常并立即处理，因为这会导致代码变得复杂难以维护。应该让调用者自行处理异常。如果必须在异步方法内部捕获异常，也应该将其包装成
AggregateException异常，并将其传递给调用者。 - 在使用
ConfigureAwait(false)方法时要小心，只有在确定不需要返回到原始的SynchronizationContext上时才使用，否则可能会导致调用者无法正确处理结果。 - 尽量避免在异步方法中使用不安全的线程API，例如
Thread.Sleep或Thread.Join等方法，以确保代码的可移植性和稳定性。应该使用非阻塞的异步方法来模拟延迟。 - 在使用async/await关键字时，应该遵循一些命名约定，例如异步方法的名称应该以
Async结尾，以便于区分同步和异步方法。 - 在需要同时等待多个异步任务完成时，可以使用
Task.WhenAll方法等待所有任务完成。如果只需要等待其中一个任务完成，则可以使用Task.WhenAny方法等待任意一个任务完成。 - 在异步方法内部，应该将耗时的操作封装为另外的异步方法，并在需要的地方使用
async/await关键字调用它们，以提高代码的可读性和可维护性。 - 在使用async/await关键字时，应该尽可能避免使用线程同步机制，例如
lock关键字或Monitor类，因为这会导致UI线程被阻塞。而应该使用异步锁或其他非阻塞的线程同步机制。
总之，使用Task和async/await可以大大简化异步编程，提高代码的可读性、可维护性和性能。但是，需要注意一些细节和最佳实践，以确保代码的正确性和稳定性。
到此这篇关于C#使用Task实现执行并行任务的原理的示例详解的文章就介绍到这了,更多相关C# Task执行并行任务内容请搜索编程网以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持编程网！
