C#下如何控制并发运行的Task数量

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首先需要说明的是Task不等于Thread,只是微软默认实现ThreadPoolTaskScheduler是依赖于线程池的,因为该类的可访问性为internal,所以我们在实际编码中无法直接在代码中new这么一个Scheduler出来,只能通过TaskScheduler.Default间接的来使用

好了上面好像偏题了,回到原题,为什么需要控制Task数量?假设有这样一个场景,有一批Task需执行,假设数量有1万,每个Task执行完毕均需1~5秒钟时间,如果用默认的TaskScheduler.Default,因为其MaximumConcurrencyLevel是Int32.MaxValue,也就是最大它允许2147483647个Task同时执行,试想下这么多TaskCreationOptions.LongRunning的Task在那里等待CPU调度执行,不管是对电脑,还是等待处理结果的人们,这都完全是个灾难!所以我们应该人为的控制下同时存在的Task数量,正确的说,应该是控制同时执行的Task数量

所以按这个思路扩散开去,我们完全可以在Task创建时进行控制,所以就有了下面的demo代码

        static object lockObj = new object();
        static int maxTask = 5;
        static int currentCount = 0;
        //假设要处理的数据源
        static List<int> numbers = Enumerable.Range(5, 10).ToList();
        private static void TaskContinueDemo()
        {
            while (currentCount < maxTask && numbers.Count>0)
            {
                lock (lockObj)
                {
                    if (currentCount < maxTask && numbers.Count > 0)
                    {
                        Interlocked.Increment(ref currentCount);
                        var task = Task.Factory.StartNew(() =>
                        {
                            var number = numbers.FirstOrDefault();
                            if (number > 0)
                            {
                                numbers.Remove(number);
                                Thread.Sleep(1000);//假设执行一秒钟
                                Console.WriteLine("Task id {0} Time{1} currentCount{2} dealNumber{3}", Task.CurrentId, DateTime.Now, currentCount, number);
                                if (Rand() == 0)//模拟执行中异常
                                {
                                    numbers.Add(number);//因为出现异常,所以这里需要将number重新放入集合等待处理
                                    Console.WriteLine("number {0} add because Exception", number);
                                    throw new Exception();
                                }
                            }
                        }, TaskCreationOptions.LongRunning).ContinueWith(t =>
                         {//在ContinueWith中恢复计数
                             Interlocked.Decrement(ref currentCount);
                             Console.WriteLine("Continue Task id {0} Time{1} currentCount{2}", Task.CurrentId, DateTime.Now, currentCount);
                             TaskContinueDemo();
                         });
                    }
                }
            }
        }
        private static int Rand(int maxNumber = 5)
        {
            return Math.Abs(Guid.NewGuid().GetHashCode()) % maxNumber;
        }
虽然这代码定制性很强,而且不够美观,但测试下来的确可行,而且代码中还模拟了异常情况,执行结果如下


可以看到处理数字5时随机抽到了异常(中奖了……),而ContinueWith方法中的递归调用保证了数据最终一定会被处理

那有没有更简单、更通用的方法来实现同样的功能呢?答案是有的,MSFT.ParallelExtensionsExtras,其下载地址为:https://www.nuget.org/packages/MSFT.ParallelExtensionsExtras/,该类库下的LimitedConcurrencyLevelTaskScheduler正是目前所需要的,下面来一段新的代码

        static void LimitedTaskDemo()
        {
            var scheduler = new LimitedConcurrencyLevelTaskScheduler(maxTask);
            
            for (var i = 0; i < numbers.Count; i++)
            {
                var number = numbers[i];
                DoTask(number, scheduler);
            }
        }
        static void DoTask(int number, TaskScheduler scheduler)
        {
            Action<object> act = obj =>
            {
                var sleepTime = Rand(5) + 1;
                Thread.Sleep(sleepTime * 1000);
                Console.WriteLine("Task id {0} Time{1}  dealNumber{2} sleepTime {3} second", Task.CurrentId, DateTime.Now, obj, sleepTime);
                if (Rand() == 0)//模拟执行中异常
                {
                    Console.WriteLine("Exception at number {0}", obj);
                    throw new Exception();
                }
            };
            Task.Factory.StartNew(act, number, CancellationToken.None, TaskCreationOptions.None, scheduler).ContinueWith((t, obj) =>
            {
                if (t.Status != TaskStatus.RanToCompletion)
                {
                    DoTask(number, scheduler);
                }
                //Console.WriteLine(obj);
            }, number);
        }
其执行结果如下


相比前面的方法,LimitedConcurrencyLevelTaskScheduler书写明显更为舒适,毕竟不再需要控制Task数量了嘛,同时并发运行的Task由Scheduler来进行控制

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