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引言

隨著 .NET 技術的發展，異步編程模型逐漸成為現代應用程序開發中的標準實踐之一。.NET 4.5 引入了 Task 類，極大地簡化了異步編程的過程。然而，許多遺留系統仍在使用 .NET 4.0 或更低版本，這些版本并未直接支持 Task 類的全部功能。為此，我們開發了 TaskExCum 組件，旨在為 .NET 4.0 提供與 .NET 4.5 相似的 Task 功能，包括 Task.Run() 和 Task.WhenAll() 方法。

組件概述

TaskExCum 是一個靜態類，提供了以下主要功能：

• Run 方法：用于異步執行任務，并獲取任務的結果。

• WhenAll 方法：用于等待多個任務完成，并收集所有任務的結果。

實現步驟

接下來，我們將詳細講解 TaskExCum 組件的實現步驟，以便讀者能夠更好地理解其工作原理，并將其應用于自己的項目中。

步驟 1: 創建 TaskExCum 類

首先，我們需要創建一個靜態類 TaskExCum，并在其中定義靜態方法。

public static class TaskExCum{
    // 方法定義將在后續步驟中添加}

步驟 2: 實現 Run 方法

Run 方法允許開發者異步執行任務，并獲取任務的結果。我們為 Run 方法提供了兩種重載形式，分別用于執行無返回值的操作（Action）和有返回值的操作（Func<TResult>）。

public static Task<TResult> Run<TResult>(Func<TResult> function){#if NET45
    // 如果目標框架是 .NET 4.5 或更高版本，使用 Task.Run 方法
    return Task.Run(function);#else
    // 如果目標框架是 .NET 4.0，使用 Task.Factory.StartNew 方法
    return Task.Factory.StartNew(
        function, 
        CancellationToken.None, 
        TaskCreationOptions.None, 
        TaskScheduler.Default
    );#endif}public static Task Run(Action action){#if NET45
    // 如果目標框架是 .NET 4.5 或更高版本，使用 Task.Run 方法
    return Task.Run(action);#else
    // 如果目標框架是 .NET 4.0，使用 Task.Factory.StartNew 方法
    return Task.Factory.StartNew(
        action, 
        CancellationToken.None, 
        TaskCreationOptions.None, 
        TaskScheduler.Default
    );#endif}

詳細解釋：

• 條件編譯：使用 #if NET45 編譯符號，當項目目標框架為 .NET 4.5 及更高版本時，使用 Task.Run 方法。

• Task.Factory.StartNew：當項目目標框架為 .NET 4.0 時，使用 Task.Factory.StartNew 方法來啟動任務。

• CancellationToken.None：表示沒有取消令牌，任務不會被外部取消。

• TaskCreationOptions.None：表示沒有特殊的任務創建選項。

• TaskScheduler.Default：這是關鍵點之一。TaskScheduler.Default 表示使用默認的線程池調度器，這意味著任務會在線程池中的一個線程上執行，而不是每次都啟動一個新的線程。這有助于提高性能和資源利用率。

步驟 3: 實現 WhenAll 方法

WhenAll 方法用于等待多個任務完成，并收集所有任務的結果。我們為 WhenAll 方法提供了多種重載形式，以支持不同類型的任務集合。

public static Task<TResult[]> WhenAll<TResult>(IEnumerable<Task<TResult>> tasks){#if NET45
    // 如果目標框架是 .NET 4.5 或更高版本，使用 Task.WhenAll 方法
    return Task.WhenAll(tasks);#else
    // 如果目標框架是 .NET 4.0，調用 WhenAllCore 方法
    return WhenAllCore(tasks);#endif}public static Task<TResult[]> WhenAll<TResult>(params Task<TResult>[] tasks){#if NET45
    // 如果目標框架是 .NET 4.5 或更高版本，使用 Task.WhenAll 方法
    return Task.WhenAll(tasks);#else
    // 如果目標框架是 .NET 4.0，調用 WhenAllCore 方法
    return WhenAllCore(tasks);#endif}public static Task WhenAll(IEnumerable<Task> tasks){#if NET45
    // 如果目標框架是 .NET 4.5 或更高版本，使用 Task.WhenAll 方法
    return Task.WhenAll(tasks);#else
    // 如果目標框架是 .NET 4.0，調用 WhenAllCore 方法
    return WhenAllCore(tasks);#endif}

詳細解釋：

• 條件編譯：使用 #if NET45 編譯符號，當項目目標框架為 .NET 4.5 及更高版本時，使用 Task.WhenAll 方法。

• WhenAllCore：當項目目標框架為 .NET 4.0 時，調用 WhenAllCore 方法來實現相同的功能。

步驟 4: 實現 WhenAllCore 方法

WhenAllCore 方法是 WhenAll 方法的核心實現，負責處理任務集合，等待所有任務完成，并收集結果或異常信息。

private static Task WhenAllCore(IEnumerable<Task> tasks){
    return WhenAllCore(tasks, (completedTasks, tcs) => tcs.TrySetResult(null));
}private static Task<TResult[]> WhenAllCore<TResult>(IEnumerable<Task<TResult>> tasks){
    return WhenAllCore(tasks.Cast<Task>(), (completedTasks, tcs) =>
    {
        tcs.TrySetResult(completedTasks.Select(t => ((Task<TResult>)t).Result).ToArray());
    });
}private static Task<TResult> WhenAllCore<TResult>(IEnumerable<Task> tasks, Action<Task[], TaskCompletionSource<TResult>> setResultAction){
    if (tasks == null)
    {
        throw new ArgumentNullException("tasks");
    }
    Contract.EndContractBlock();
    Contract.Assert(setResultAction != null);
    var tcs = new TaskCompletionSource<TResult>();
    var array = (tasks as Task[]) ?? tasks.ToArray();
    if (array.Length == 0)
    {
        // 如果任務集合為空，直接設置結果
        setResultAction(array, tcs);
    }
    else
    {
        Task.Factory.ContinueWhenAll(array, completedTasks =>
        {
            var exceptions = new List<Exception>();
            bool hasCanceled = false;
            foreach (var task in completedTasks)
            {
                if (task.IsFaulted)
                {
                    // 收集所有失敗任務的異常信息
                    exceptions.AddRange(task.Exception.InnerExceptions);
                }
                else if (task.IsCanceled)
                {
                    // 檢查是否有任務被取消
                    hasCanceled = true;
                }
            }
            if (exceptions.Count > 0)
            {
                // 如果有異常，設置異常結果
                tcs.TrySetException(exceptions);
            }
            else if (hasCanceled)
            {
                // 如果有任務被取消，設置取消結果
                tcs.TrySetCanceled();
            }
            else
            {
                // 如果沒有異常且沒有任務被取消，設置成功結果
                setResultAction(completedTasks, tcs);
            }
        }, CancellationToken.None, TaskContinuationOptions.ExecuteSynchronously, TaskScheduler.Default);
    }
    return tcs.Task;
}

詳細解釋：

• 參數驗證：檢查傳入的任務集合是否為 null，如果是，則拋出 ArgumentNullException。

• TaskCompletionSource：創建一個 TaskCompletionSource 對象，用于管理任務的完成狀態。

• 任務轉換：將任務集合轉換為數組，以便于后續處理。

• 任務數量檢查：如果任務集合為空，直接調用 setResultAction 設置結果。

• 等待所有任務完成：使用 Task.Factory.ContinueWhenAll 方法等待所有任務完成。

• 異常處理：遍歷已完成的任務，收集所有失敗任務的異常信息。

• 取消處理：檢查是否有任務被取消。

• 設置結果：如果沒有異常且沒有任務被取消，調用 setResultAction 設置結果。

• TaskScheduler.Default：這里再次使用 TaskScheduler.Default，確保任務在默認的線程池中執行，而不是每次都啟動新的線程。

步驟 5: 添加異常處理邏輯

為了確保組件的健壯性，我們還需要在 WhenAllCore 方法中添加異常處理邏輯，確保所有異常都能被捕獲并正確處理。

private static void AddPotentiallyUnwrappedExceptions(ref List<Exception> targetList, Exception exception){
    var ex = exception as AggregateException;
    Contract.Assert(exception != null);
    Contract.Assert(ex == null || ex.InnerExceptions.Count > 0);
    if (targetList == null)
    {
        targetList = new List<Exception>();
    }
    if (ex != null)
    {
        // 如果異常是 AggregateException，添加其內部異常
        targetList.Add(ex.InnerExceptions.Count == 1 ? ex.InnerExceptions[0] : ex);
    }
    else
    {
        // 否則，直接添加異常
        targetList.Add(exception);
    }
}

詳細解釋：

• 異常類型檢查：檢查傳入的異常是否為 AggregateException。

• 異常列表初始化：如果 targetList 為 null，則初始化一個新的列表。

• 異常添加：根據異常的類型，將異常或其內部異常添加到列表中。

示例代碼

為了幫助讀者更好地理解如何使用 TaskExCum 組件，下面是一些示例代碼。

示例 1: 使用 Run 方法

using System;using System.Threading.Tasks;class Program{
    static void Main(string[] args)
    {
        try
        {
            // 異步執行任務并等待結果
            string result = TaskExCum.Run(() => "Hello from Task!").Result;
            Console.WriteLine(result);
        }
        catch (Exception ex)
        {
            Console.WriteLine($"Error: {ex.Message}");
        }
    }
}

示例 2: 使用 WhenAll 方法

using System;using System.Linq;using System.Threading.Tasks;class Program{
    static void Main(string[] args)
    {
        try
        {
            // 創建多個任務
            var tasks = Enumerable.Range(1, 5).Select(i => TaskExCum.Run(() => i * i)).ToArray();
            
            // 等待所有任務完成并獲取結果
            int[] results = TaskExCum.WhenAll(tasks).Result;
            
            // 輸出結果
            foreach (var result in results)
            {
                Console.WriteLine(result);
            }
        }
        catch (Exception ex)
        {
            Console.WriteLine($"Error: {ex.Message}");
        }
    }
}

轉自https://www.cnblogs.com/Bob-luo/p/18515670