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浅谈C#之任务调度TaskScheduler

一、基本介绍

   TaskScheduler 是一个抽象类,用于控制任务的执行方式,特别是它们如何被安排到线程池中的线程上执行。

   TaskScheduler 负责将 Task 对象排队并决定何时、以何种方式执行这些任务。

二、TaskScheduler的作用

调度任务:将任务分配给线程池中的线程执行。

控制并发:通过限制同时执行的任务数量来控制并发级别。

异常处理:虽然不是直接由 TaskScheduler 处理异常,但它通过控制任务的执行环境间接影响了异常的处理方式。

三、TaskScheduler的关键点

默认调度器:大多数情况下,任务默认在 TaskScheduler.Default 调度器上运行,它通常与线程池中的线程关联。

自定义调度器:你可以创建自定义的 TaskScheduler 来控制任务的执行方式,例如,限制任务并发数或在特定的线程上运行任务。

任务调度:你可以使用 TaskScheduler 来调度任务的执行,例如,使用 Task.Run 方法时可以指定调度器。

同步上下文:在 UI 应用程序中,TaskScheduler 通常与 SynchronizationContext 一起使用,以确保任务在正确的线程上执行,例如在 UI 线程上更新 UI 元素。

任务调度器的层次结构TaskScheduler 可以有一个或多个父调度器,这允许你创建复杂的任务调度层次结构。

四、TaskScheduler的简单例子

using System;
using System.Threading.Tasks;class Program
{static void Main(){// 获取默认的任务调度器TaskScheduler defaultScheduler = TaskScheduler.Default;// 创建一个任务Task myTask = new Task(() =>{Console.WriteLine("Task is running on: " + TaskScheduler.Current.ToString());});// 在默认调度器上运行任务myTask.Start(defaultScheduler);// 等待任务完成myTask.Wait();}
}

五、TaskScheduler的完整例子

步骤 1: 创建自定义 TaskScheduler 类

首先,我们需要创建一个继承自 TaskScheduler 的类,并实现必要的方法。

using System;
using System.Collections.Concurrent;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;public class LimitedConcurrencyLevelTaskScheduler : TaskScheduler
{private readonly int _maxDegreeOfParallelism;private readonly ConcurrentQueue<Task> _tasks = new ConcurrentQueue<Task>();private readonly CancellationTokenSource _cts = new CancellationTokenSource();private readonly object _lockObject = new object();private int _currentActiveTasks;public LimitedConcurrencyLevelTaskScheduler(int maxDegreeOfParallelism){if (maxDegreeOfParallelism <= 0) throw new ArgumentOutOfRangeException("maxDegreeOfParallelism");_maxDegreeOfParallelism = maxDegreeOfParallelism;}protected override void QueueTask(Task task){_tasks.Enqueue(task);}protected override bool TryExecuteTaskInline(Task task, bool taskWasPreviouslyQueued){return false;}protected override IEnumerable<Task> GetScheduledTasks(){return _tasks;}public void Start(){for (int i = 0; i < _maxDegreeOfParallelism; i++){Thread thread = new Thread(() =>{try{while (!_tasks.IsEmpty || !_cts.Token.IsCancellationRequested){Task task;if (_tasks.TryDequeue(out task)){base.TryExecuteTask(task);}else{Thread.Yield();}}}catch (Exception ex){Console.WriteLine("Thread encountered an exception: " + ex.Message);}});thread.IsBackground = true;thread.Start();}}public void Stop(){_cts.Cancel();}
}

步骤 2: 使用自定义 TaskScheduler

现在我们可以使用这个自定义的 TaskScheduler 来调度任务。

class Program
{static void Main(string[] args){LimitedConcurrencyLevelTaskScheduler scheduler = new LimitedConcurrencyLevelTaskScheduler(2);scheduler.Start();for (int i = 0; i < 10; i++){Task.Run(() => DoWork(i), scheduler);}Console.WriteLine("Press any key to exit...");Console.ReadKey();scheduler.Stop();}static void DoWork(int workItemId){Console.WriteLine($"Work item {workItemId} is running on thread {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");Thread.Sleep(1000); // Simulate work by sleeping}
}

解释

LimitedConcurrencyLevelTaskScheduler:这是一个自定义的 TaskScheduler,它接受一个参数 maxDegreeOfParallelism,这定义了同时运行的最大任务数。

QueueTask:这个方法将任务添加到一个线程安全的队列中。

TryExecuteTaskInline:这个方法始终返回 false,因为我们不在调用线程上直接执行任务。

GetScheduledTasks:返回当前队列中的任务。

Start:启动指定数量的线程来处理队列中的任务。

Stop:停止所有线程并取消所有任务。

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