C#怎么使用Task实现执行并行任务
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[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 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 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 TaskMethodAAsync() { await Task.Delay(1000); return $"{DateTime.Now:ss.fff}>Hello"; } async Task 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 TaskCombineResultsAAsync() { 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 TaskCombineResultsBAsync() { 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。