浅议 Task 底层的调度机制 TaskScheduler-技术圈

相信大家对 Task 已经非常熟悉了，在 Task 底层有一个发动机，决定了它是涡轮增压还是自然吸气，它就是 TaskScheduler 抽象类，在框架下这个发动机有两个默认实现子类：ThreadPoolTaskScheduler 和 SynchronizationContextTaskScheduler，具体应用场景以及如何自定义子类，这篇刚好和大家分享一下。

一: ThreadPoolTaskScheduler

ThreadPoolTaskScheduler 是 Task 的默认机制，而且从名字上也可以看到它是一种基于 ThreadPool 的机制，从侧面也说明 Task 是基于 ThreadPool 的封装，如果想具体查看代码逻辑，可以通过 ILSpy 反编译一下代码：


        protected internal override void QueueTask(Task task)
        {
             if ((task.Options & TaskCreationOptions.LongRunning) != TaskCreationOptions.None)
             {
                 new Thread(ThreadPoolTaskScheduler.s_longRunningThreadWork)
                 {
                     IsBackground = true
                 }.Start(task);
                 return;
             }
             bool forceGlobal = (task.Options & TaskCreationOptions.PreferFairness) > TaskCreationOptions.None;
             ThreadPool.UnsafeQueueCustomWorkItem(task, forceGlobal);
         }

从上面代码中可以看到如下逻辑，如果当前 Task 的 TaskCreationOptions 设置为 LongRunning 的话，这个task就会委托到 Thread 中去执行，这样的好处显而易见，如果长时间运行的 task 占用着 ThreadPool 的线程，这时候ThreadPool为了保证线程充足，会再次开辟一些 Thread，如果耗时任务此时释放了，会导致ThreadPool线程过多，上下文切换频繁，不信的话，还可以用 windbg 验证一下。。。


         static void Main(string[] args)
         {
             var task = Task.Factory.StartNew(() =>
             {
                 Console.WriteLine("hello world！！！");
             }, TaskCreationOptions.LongRunning);

             Console.Read();
         }

为了好做对比，我再把 TaskCreationOptions 枚举去掉，用 !threads 在看看。


         static void Main(string[] args)
         {
             var task = Task.Factory.StartNew(() =>
             {
                 Console.WriteLine("hello world！！！");
             });

             Console.Read();
         }

好了，看完这两张图，你应该明白当是 LongRunning 的话，thread 中是没有（ThreadPool Worker）标记的，表明当前是单独开辟的线程，下面这张图很明显带有这种标识，表示当前是委托在 ThreadPool 中执行的。

二：SynchronizationContextTaskScheduler

从名字中可以看到，这是一个同步上下文的 TaskScheduler，原理就是把繁重的耗时工作丢给 ThreadPool，然后将更新UI的操作丢给UI任务队列，由 UIThread 来执行，具体也可以在源码中窥探一二。


    protected internal override void QueueTask(Task task)
    {
        this.m_synchronizationContext.Post(SynchronizationContextTaskScheduler.s_postCallback, task);
    }

继续追代码，可以看到 s_postCallback 里面会执行 Invoke 函数，如下代码：


        public virtual void Post(SendOrPostCallback d, object state)
        {
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(d.Invoke), state);
        }

有了这个基础再来实现代码逻辑，注意下面这段代码是不阻塞 UIThread 的哦。


         private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
         {
             Task task = Task.Factory.StartNew(() =>
             {
                 //复杂操作，等待10s
                 Thread.Sleep(10000);

             }).ContinueWith((t) =>
             {
                 button1.Text = "hello world";
             }, TaskScheduler.FromCurrentSynchronizationContext());
         }

三：自定义TaskScheduler

有些朋友可能要问，这些 Scheduler 我用起来不爽，我想自定义一下，这个可以吗？当然！！！实现一个抽象类 TaskScheduler 的子类，想怎么玩就怎么玩，比如说我想让所有的 Task 都走独立的 Thread，杜绝使用 TheadPool，这样可以吗？当然了，不信你看。


namespace ConsoleApplication1
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            var task = Task.Factory.StartNew(() =>
            {
                Console.WriteLine("hello world！！！");
            }, new CancellationToken(), TaskCreationOptions.None, new PerThreadTaskScheduler());

            Console.Read();
        }
    }

    /// 
    /// 每个Task一个Thread
    /// 
    public class PerThreadTaskScheduler : TaskScheduler
    {
        protected override IEnumerable GetScheduledTasks()
        {
            return null;
        }

        protected override void QueueTask(Task task)
        {
            var thread = new Thread(() =>
            {
                TryExecuteTask(task);
            });

            thread.Start();
        }

        protected override bool TryExecuteTaskInline(Task task, bool taskWasPreviouslyQueued)
        {
            throw new NotImplementedException();
        }
    }
}