.NET - Task.Run vs Task.Factory.StartNew

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精致码农 2021-09-14 15:22:49

在 .NET 4 中，Task.Factory.StartNew 是安排新任务的首选方法。它有许多重载提供了高度可配置的机制，通过启用设置选项，可以传递任意状态、启用取消，甚至控制调度行为。所有这些功能的另一面是复杂性。您需要知道什么时候使用哪个重载、提供什么调度程序等等。另外，Task.Factory.StartNew 用起来并不直截干脆，至少对于它的一些使用场景来说还不够快，比如它的主要使用场景——轻松地将工作交付到后台处理线程。

因此，在 .NET Framework 4.5 开发者预览版 中，我们引入了新的 Task.Run 方法。这决不是要淘汰 Task.Factory.StartNew，而是应该简单地认为这是使用 Task.Factory.StartNew 而不必传递一堆参数的一个便捷方式。这是一个捷径。事实上，Task.Run 实际是按照与 Task.Factory.StartNew 相同的逻辑实现的，只是传入了一些默认的参数。当你传递一个 Action 给 Task.Run：

Task.Run(someAction);

完全等同于：

Task.Factory.StartNew(someAction, CancellationToken.None, TaskCreationOptions.DenyChildAttach, TaskScheduler.Default);

通过这种方式，Task.Run 就可以并且应该被用于大多数通用场景——简单地将工作交给线程池ThreadPool处理（即参数 TaskScheduler.Default 的目标）。这并不意味着 Task.Factory.StartNew 将不再被使用; 远非如此，Task.Factory.StartNew 还有很多重要的（固然更高级）用途。你可以控制 TaskCreationOptions 来控制任务的行为，可以控制 TaskScheduler 来控制任务的调度和运行，也可以使用接收对象状态的重载，对于性能敏感的代码路径，使用该重载可以避免闭包和相应的内存分配。不过，对于简单的情况，Task.Run 是你的朋友。

Task.Run 提供八个重载，以支持下面的所有组合：

无返回值任务(Task)和有返回值任务(Task<TResult>)
支持取消(cancelable)和不支持取消(non-cancelable)
同步委托(synchronous delegate)和异步委托(asynchronous delegate)

前两点应该是不言而喻的。对于第一点，有返回 Task 的重载（对于没有返回值的操作），还有返回 Task<TResult> 的重载（对于返回值类型为 TResult 的操作）。对于第二点，还有接受 CancellationToken 的重载，如果在任务开始执行之前请求取消，则任务并行库（TPL）可以将任务转换为取消状态。

第三点是更有趣的，它与 Visual Studio 11 中 C# 和 Visual Basic 的异步语言支持直接相关。让我们暂时考虑一下 Task.Factory.StartNew，这将有助于突出这一区别。如果我编写下面的调用：

var t = Task.Factory.StartNew(() =>
{
    Task inner =Task.Factory.StartNew(() => {});
return inner;
});

这里的 “t” 的类型将会是 Task<Task>; 因为任务委托的类型是 Func<TResult>，在此例中 TResult 是 Task，因此 StartNew 的返回值是 Task<Task>。类似地，如果我将代码改变为：

var t = Task.Factory.StartNew(() => 
{
    Task<int> inner = Task.Factory.StartNew(() => 42));
return inner;
});

此时，这里的 “t” 的类型将会是 Task<Task<int>>。因为任务委托的类型是 Func<TResult>，此时 TResult 是 Task<int>，因此 StartNew 的返回值是 Task<Task<int>>。为什么这是相关的？现在考虑一下，如果我编写如下的代码会发生什么：

var t = Task.Factory.StartNew(async delegate
{
await Task.Delay(1000);
return 42;
});

这里通过使用 async 关键词，编译器会将这个委托(delegate)映射成 Func<Task<int>>，调用该委托会返回 Task<int> 表示此调用的最终完成。因为委托是 Func<Task<int>>，TResult 是 Task<int>，因此这里 “t” 的类型将会是 Task<Task<int>>，而不是 Task<int>。

为了处理这类情况，在 .NET 4 我们引入了 Unwrap 方法。Unwrap 方法有两个重载，都是扩展方法，一个针对类型 Task<Task>，一个针对类型 Task<Task<TResult>>。我们称此方法为 Unwrap，因为实际上它“解包”了内部任务，将内部任务的返回值作为了外部任务的返回值而返回。对 Task<Task> 调用 Unwrap 返回一个新的 Task(我们通常将其称为代理)，它表示该内部任务的最终完成。类似地，对 Task<Task<TResult>> 调用 Unwrap 返回一个新的 Task<TResult> 表示该内部任务的最终完成。（在这两种情况下，如果外部任务出错或被取消，则不存在内部任务，因为没有运行到完成的任务不会产生结果，因此代理任务表示外部任务的状态。）回到前面的例子，如果我希望 “t” 表示那个内部任务的返回值（在此例中，值是 42），我可以编写：

var t = Task.Factory.StartNew(async delegate
{
await Task.Delay(1000);
return 42;
}).Unwrap();

现在，这里 “t” 变量的类型将会是 Task<int>，表示异步调用的返回值。

回到 Task.Run。因为我们希望人们将工作转移到线程池(ThreadPool)中并使用 async/await 成为普遍现象，所以我们决定将此解包(unwrapping)功能构建到 Task.Run 中。这就是上面第三点中提到的内容。有多种 Task.Run 的重载，它们接受 Action(针对无返回值任务)、 Func<TResult>(针对返回 TResult 的任务)、Func<Task>(针对无返回值的异步任务) 和 Func<Task<TResult>>(针对返回 TResult 的异步任务)。在内部，Task.Run 会执行与上面 Task.Factory.StartNew 所示的同样类型的解包(unwrapping)操作。所以，当我写下：

var t = Task.Run(async delegate
{
await Task.Delay(1000);
return 42;
});

“t” 的类型是 Task<int>，Task.Run 的这种重载实现基本上等效于：

var t = Task.Factory.StartNew(async delegate
{
await Task.Delay(1000);
return 42;
}, CancellationToken.None, TaskCreationOptions.DenyChildAttach, TaskScheduler.Default).Unwrap();

如前所述，这是一条捷径。

所有这些都意味着您可以将 Task.Run 与常规lambdas/匿名方法或与异步lambdas/匿名方法一起使用，都会发生正确的事情。如果我想将工作交给线程池(ThreadPool)并等待其结果，例如：

int result = await Task.Run(async () =>
{
await Task.Delay(1000);
return 42;
});

变量 result 的类型将会是 int，正如您期望的那样，在调用此任务大约一秒种后，变量 result 的值将被设置为 42。

有趣的是，几乎可以将新的 await 关键字看作是与 Unwrap 方法等效的语言。因此，如果我们返回到 Task.Factory.StartNew 示例，则可以使用 Unwrap 重写上面最后一个代码片断，如下：

int result = await Task.Factory.StartNew(async delegate
{
await Task.Delay(1000);
return 42;
}, CancellationToken.None, TaskCreationOptions.DenyChildAttach, TaskScheduler.Default).Unwrap();

或者，我可以使用第二个 await 来代替使用 Unwrap：

int result = await await Task.Factory.StartNew(async delegate
{
await Task.Delay(1000);
return 42;
}, CancellationToken.None, TaskCreationOptions.DenyChildAttach, TaskScheduler.Default);

这里的 “await await” 不是输入错误，Task.Factory.StartNew 返回 Task<Task<int>>。 await Task<Task<int>> 返回 Task<int>，然后 await Task<int> 返回 int，很有趣，对吧？