.NET 4 并行(多核)编程系列之四 Task的休眠

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.NET 4 并行(多核)编程系列之四 Task的休眠

杰克.陈 2014-03-12 19:30:00 浏览823
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原文:.NET 4 并行(多核)编程系列之四 Task的休眠

.NET 4 并行(多核)编程系列之四 Task的休眠

  前言:之前的几篇文章断断续续的介绍了Task的一些功能:创建,取消。本篇介绍Task的休眠,本篇的内容比较的少。

  本篇的议题如下:

  1.       Task的休眠。

 

  系列文章链接:

  .NET 4 并行(多核)编程系列之一入门介绍

  .NET 4 并行(多核)编程系列之二 从Task开始 

  .NET 4 并行(多核)编程系列之三 从Task的取消 

  .NET 4 并行(多核)编程系列之四 Task的休眠 

  .NET 并行(多核)编程系列之五 Task执行和异常处理 

  .NET 并行(多核)编程系列之六 Task基础部分完结篇 

  .NET 并行(多核)编程系列之七 共享数据问题和解决概述

 

  1. Task的休眠

  有时候,我们常常希望一个Task在等待一段时间之后再运行,也就有点类似之前多线程编程中的Sleep。我们可以设置一个Task休眠多长时间,当这个时间过了,Task就自动的唤醒接着运行。

  下面就讲讲休眠的方法:

 

  a.       使用CancellationTokenWait Handle

  a)         .NET 4并行编程中,让一个Task休眠的最好的方式就是使用CancellationToken的等待操作(Wait Handle)。而且操作起来也很简单:首先创建一个CancellationTokenSource的实例,然后通过这个实例的Token属性得到一个CancellationToken的实例,然后在用CancellationTokenWaitHandle属性,然后调用这个这个属性的WaitOne()方法。其实在之前讲述”Task的取消一文中就已经使用过。

 

  b)         WaitOne()方法有很多的重载方法来提供更多的功能,例如可以传入一个int的整数,表明要休眠多长的时间,单位是微秒,也可以传入一个TimeSpan的值。如果调用了CancellationTokenCancel()方法,那么休眠就立刻结束。就是因为这个原因,我们之前的文章讲过,WaitOne()可以作为检测Task是否被取消的一个方案

下面来看一段示例代码:

代码
        static void Main(string[] args)
        {
            
// create the cancellation token source
            CancellationTokenSource tokenSource = new CancellationTokenSource();

            
// create the cancellation token
            CancellationToken token = tokenSource.Token;

            
// create the first task, which we will let run fully
            Task task1 = new Task(() =>
            {
                
for (int i = 0; i < Int32.MaxValue; i++)
                {
                    
// put the task to sleep for 10 seconds
                    bool cancelled = token.WaitHandle.WaitOne(10000);
                    
// print out a message
                    Console.WriteLine("Task 1 - Int value {0}. Cancelled? {1}",
                    i, cancelled);
                    
// check to see if we have been cancelled
                    if (cancelled)
                    {
                        
throw new OperationCanceledException(token);
                    }
                }
            }, token);
            
// start task
            task1.Start();

            
// wait for input before exiting
            Console.WriteLine("Press enter to cancel token.");
            Console.ReadLine();

            
// cancel the token
            tokenSource.Cancel();

            
// wait for input before exiting
            Console.WriteLine("Main method complete. Press enter to finish.");
            Console.ReadLine();
        }


 

在上面的代码中,task在休眠了10秒钟之后就打印出一条信息。在例子中,在我们敲一下键盘之后,CancellationToken就会被Cancel,此时休眠就停止了,task重新唤醒,只不过是这个task将会被cancel掉。

 

  有一点要注意:WaitOne()方法只有在设定的时间间隔到了,或者Cancel方法被调用,此时task才会被唤醒。如果如果cancel()方法被调用而导致task被唤醒,那么CancellationToken.WaitHandle.WaitOne()方法就会返回true,如果是因为设定的时间到了而导致task唤醒,那么CancellationToken.WaitHandle.WaitOne()方法返回false

 

  b.       task休眠的第二种方法:使用传统的Sleep

  我们现在已经知道了:其实TPL(并行编程)的底层还是基于.NET的线程机制的。所以还是可以用传统的线程技术来使得一个task休眠:调用静态方法—Thread.Sleep(),并且可以传入一个int类型的参数,表示要休眠多长时间。

 

 

代码
 static void Main(string[] args)
        {
            
// create the cancellation token source
            CancellationTokenSource tokenSource = new CancellationTokenSource();

            
// create the cancellation token
            CancellationToken token = tokenSource.Token;

            
// create the first task, which we will let run fully
            Task task1 = new Task(() =>
            {
                
for (int i = 0; i < Int32.MaxValue; i++)
                {
                    
// put the task to sleep for 10 seconds
                    Thread.Sleep(10000);

                    
// print out a message
                    Console.WriteLine("Task 1 - Int value {0}", i);
                    
// check for task cancellation
                    token.ThrowIfCancellationRequested();
                }
            }, token);
            
// start task
            task1.Start();

            
// wait for input before exiting
            Console.WriteLine("Press enter to cancel token.");
            Console.ReadLine();

            
// cancel the token
            tokenSource.Cancel();

            
// wait for input before exiting
            Console.WriteLine("Main method complete. Press enter to finish.");
            Console.ReadLine();
        }


  这种方法和之前第一种方法最大的区别就是:使用Thread.Sleep()之后,然后再调用tokencancel方法,task不会立即就被cancel,这主要是因为Thread.Sleep()将会一直阻塞线程,直到达到了设定的时间,这之后,再去check task时候被cancel了。举个例子,假设再task方法体内调用Thread.Sleep(100000)方法来休眠task,然后再后面的代码中调用token.Cancel()方法,此时处于并行编程内部机制不会去检测task是否已经发出了cancel请求,而是一直休眠,直到时间超过了100000微秒。如果采用的是之前的第一种休眠方法,那么不管WaitOne()中设置了多长的时间,只要token.Cancel()被调用,那么task就像内部的Scheduler发出了cancel的请求,而且task会被cancel

 

  c.       第三种休眠方法:自旋等待.

  这种方法也是值得推荐的。之前的两种方法,当他们使得task休眠的时候,这些task已经从Scheduler的管理中退出来了,不被再内部的Scheduler管理(Scheduler,这里只是简单的提下,因为后面的文章会详细讲述,这里只要知道Scheduler是负责管理线程的),因为休眠的task已经不被Scheduler管理了,所以Scheduler必须做一些工作去决定下一步是哪个线程要运行,并且启动它。为了避免Scheduler做那些工作,我们可以采用自旋等待:此时这个休眠的task所对应的线程不会从Scheduler中退出,这个task会把自己和CPU的轮转关联起来,我们还是用代码示例讲解吧。

 

代码
    static void Main(string[] args)
        {
            
// create the cancellation token source
            CancellationTokenSource tokenSource = new CancellationTokenSource();

            
// create the cancellation token
            CancellationToken token = tokenSource.Token;

            
// create the first task, which we will let run fully
            Task task1 = new Task(() =>
            {
                
for (int i = 0; i < Int32.MaxValue; i++)
                {
                    
// put the task to sleep for 10 seconds
                    Thread.SpinWait(10000);
                    
// print out a message
                    Console.WriteLine("Task 1 - Int value {0}", i);
                    
// check for task cancellation
                    token.ThrowIfCancellationRequested();
                }
            }, token);

            
// start task
            task1.Start();

            
// wait for input before exiting
            Console.WriteLine("Press enter to cancel token.");

            Console.ReadLine();
            
// cancel the token
            tokenSource.Cancel();

            
// wait for input before exiting
            Console.WriteLine("Main method complete. Press enter to finish.");
            Console.ReadLine();
        }


 

  代码中我们在Thread.SpinWait()方法中传入一个整数,这个整数就表示CPU时间片轮转的次数,至于要等待多长的时间,这个就和计算机有关了,不同的计算机,CPU的轮转时间不一样。自旋等待的方法常常于获得同步锁,后续会讲解。使用自旋等待会一直占用CPU,而且也会消耗CPU的资源,更大的问题就是这个方法会影响Scheduler的运作。

 

  今天就写道这里:后续文章将会逐一讲解:Task的等待完成操作,Task中的异常处理,获取Task的状态,执行Lazily Task,常见问题解决方案

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