.NET 中嵌套任务的概念

04/18/2023 01:45:31 | China Standard Time

在这篇文章中，我们将讨论 .NET 中嵌套任务相关的一些概念。如果你对 TPL 已经有了一些基本了解，那么可以只关注一些重点。这些方面将帮助您更优雅的使用嵌套任务。

# 介绍

当您在软件中引入异步行为时，通常会有创建嵌套任务的场景。这些嵌套任务也被称为子任务，包含他们的任务被称为父任务。我们可以选择配置这些子任务的操作方式，但不能使用 `Task.Run` 来执行此操作。

> Thread 类主要用于实现线程的创建以及执行，Task 类表示以异步方式执行的单个操作。Task 是基于 Thread 的封装，需要 Thread 来执行。

> **Task 默认使用后台线程执行，Thread 默认使用前台线程**

# Task.Run vs Task.Factory.StartNew

虽然 `Task.Run` 和 `Task.Factory.StartNew` 都可以用来创建任务，但它们在灵活性和默认行为方面有所不同。`Task.Run` 是一种更简单的方法，配置选项更少，适用于大多数场景。相比之下，`Task.Factory.StartNew` 提供了更多的自定义选项，如 `TaskCreationOptions`，适用于更复杂的场景。`Task.Run` 在底层使用一些预定义值来创建任务。这只是一种简写，适用于大多数情况。

```csharp
// Task.Factory.StartNew Overloads

StartNew(Action);
StartNew(Action, CancellationToken);
StartNew(Action, TaskCreationOptions);
StartNew(Action, CancellationToken, TaskCreationOptions, TaskScheduler);
```

让我们来看以下情况使用 `Task.Run` 创建任务与 `Task.Factory.StartNew` 有哪些差异。例如，我们将异步操作传递给 `Task.Factor.StartNew`。如果我们等待创建的任务，结果并不会是使用 `Task.Run` 创建任务的结果，而是得到子任务。如果我们想得到结果，需要等待两次，代码如下：

```csharp
// Create a Task with StartNew
var task = Task.Factory.StartNew(async () => {
      await Task.Delay(2000);
      return "Result";
}); // Task<Task<string>>

var result1 = await task; // result1 will return the childtask Task<string>

var result2 = await await task; // string

// Create a Task with Task.Run
var task2 = Task.Run(async () => {
      await Task.Delay(2000);
      return "Result";
}); // Task<string>

var result3 = await task2; // string
```

`Task.Run` 为我们启动了子任务，所以我们只需要等待 `Task.Run` 生成的任务即可获得结果。

# Attached 和 Detached

.NET中的嵌套任务可以是 `Attached` 或 `Detached` 。Attached 是指父任务等待子任务完成后才能自行完成的任务。相反，Detached 与父任务没有这种关系，而是独立执行。

# Detached Tasks

当您希望在不等待独立操作完成的情况下执行独立操作时，应该使用 `Detached Task` 。这对于通过同时运行多个任务而不阻塞父任务的进度来提高性能非常有用。代码如下：

```csharp
Console.WriteLine("Start");

await Task.Run(() => {
    Task.Run(() => Console.WriteLine("First"));
    Task.Run(() => Console.WriteLine("Second"));
});

Console.WriteLine("End");
```

父任务不等待其子任务完成，输出结果：

```bash
Start
End
First
Second
```

# Attached Tasks

如果要确保父任务仅在所有子任务完成后才能完成，则应使用 `Attached Tasks` 。当您需要将任务分解为较小的任务，并仅在完成所有子任务后计算总体结果时，这会很有帮助。为了做到这一点，我们需要引入`TaskCreationOption.AttachedToPParent`。

```csharp
Console.WriteLine("Start");

await Task.Factory.StartNew(() => {

    Task.Factory.StartNew(() => Console.WriteLine("First"), 
        TaskCreationOptions.AttachedToParent);

    Task.Factory.StartNew(() => Console.WriteLine("Second"), 
        TaskCreationOptions.AttachedToParent);

});

Console.WriteLine("End");
```

运行结果如下：

```bash
Start
First
Second
End
```

> 请注意，如果使用 `DenyChildAttached` 选项配置 `Parent` 任务，则子任务中的 `AttachedToParent` 选项无效，并且子任务将作为 `Detached` 的子任务执行。代码如下：

```csharp
Console.WriteLine("Start");

await Task.Factory.StartNew(() => {

    Task.Factory.StartNew(() => Console.WriteLine("First"), 
        TaskCreationOptions.AttachedToParent);

    Task.Factory.StartNew(() => Console.WriteLine("Second"), 
        TaskCreationOptions.AttachedToParent);

}, TaskCreationOptions.DenyChildAttach);

Console.WriteLine("End");
```

这将与 Detached 相同的结果。父任务不会等待子任务执行完成后再结束。

```bash
Start
End
First
Second
```

# 嵌套任务中的异常

`Detached` 的任务引发的异常不会由其父任务自动传播。这意味着，如果不等待子任务完成，这些异常可能无法处理，并且可能会完全丢失。必须在父任务中直接观察或处理异常。

如果 `Attached` 的子任务引发异常，则它会自动传播到父任务，并返回到正在等待或试图访问任务的 `Task<TResult>.Result` 属性的线程。因此，通过使用 `Attached` 的子任务，您可以在 `Task` 中处理所有异常。等待调用线程。

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