深入理解 .NET 中的 Task 并行库（TPL）

深入理解 .NET 中的 Task 并行库（TPL）：现代并发编程的核心

在现代应用开发中，并发处理是提升性能的重要手段之一。.NET 提供的 Task 并行库（Task Parallel Library，TPL） 是一个强大且易用的工具，它简化了并发任务的创建、管理和调度，使开发者可以更加高效地编写异步与并行代码。

本文将带你深入理解 TPL 的核心概念、使用方式以及常见的开发实践。

一、什么是 Task 并行库（TPL）？

Task 并行库是在 .NET Framework 4 引入的，为并发编程提供了更高层的抽象。它帮助开发者无需直接管理线程，而是通过 Task 对象描述要执行的工作。

传统方式通常是手动创建线程：

ini 复制代码

var thread = new Thread(() =>
{
    DoWork();
});
thread.Start();

但线程过于重量级、难管理，也不具备良好的线程池调度能力。TPL 的出现解决了这些痛点。

二、Task 的基本用法

1. 启动一个 Task

arduino 复制代码

Task.Run(() =>
{
    Console.WriteLine("任务执行中...");
});

Task.Run 会将任务交给线程池处理，不需要我们管理线程生命周期。

2. 带返回值的 Task

ini 复制代码

var task = Task.Run(() =>
{
    return DateTime.Now.ToString();
});

string result = await task;
Console.WriteLine(result);

Task 的泛型版本 Task<T> 可用于异步返回结果。

三、Task 与线程的区别

特性	Thread	Task
创建成本	高	低（使用线程池）
调度	手动	自动由线程池管理
支持取消	不支持	支持 CancellationToken
支持等待	Join	await / Task.Wait()
异常处理	不方便	更容易捕获、传播

总结一句：Task 是对线程的抽象，更高效、更易用

四、并行执行任务：WhenAll 与 WhenAny

1. 同时等待多个任务完成

ini 复制代码

var t1 = Task.Delay(1000);
var t2 = Task.Delay(1500);

await Task.WhenAll(t1, t2);
Console.WriteLine("所有任务完成");

典型应用：同时查询多个外部接口，提高吞吐量。

2. 任意一个任务完成即继续

ini 复制代码

var winner = await Task.WhenAny(t1, t2);
Console.WriteLine("第一个完成的任务: " + winner.Id);

适合多源备援请求（最快返回即采用）。

五、取消任务：CancellationToken

TPL 提供了优雅的取消机制。

1. 创建取消标志

ini 复制代码

var cts = new CancellationTokenSource();
var token = cts.Token;

2. 在任务中监听取消

javascript 复制代码

var task = Task.Run(() =>
{
    while (true)
    {
        token.ThrowIfCancellationRequested();
        // 执行任务
    }
}, token);

3. 取消任务

ini 复制代码

cts.Cancel();

这在长时间运行的后台任务中非常重要。

六、并行 LINQ（PLINQ）

你可能使用过普通 LINQ，但 PLINQ 可以并行化数据查询。

ini 复制代码

var numbers = Enumerable.Range(1, 1_000_000);

var evenNumbers = numbers.AsParallel()
                         .Where(n => n % 2 == 0)
                         .ToList();

PLINQ 会自动根据硬件资源进行并行处理，显著提升性能。

七、使用 Task 的注意事项

1. 不要使用 Task.Wait() 或 Result（可能死锁）

ini 复制代码

var result = GetDataAsync().Result; // ❌ 可能死锁

应始终使用：

scss 复制代码

await GetDataAsync(); // ✔

2. Task 并不等于异步 I/O

Task 表示"可能需要时间"的工作
async/await 表示"等待 I/O 不阻塞线程"

二者经常一起用，但不是同一概念。

3. 避免一次创建太多 Task

创建过多 Task 可能导致线程池耗尽，影响系统性能。

八、总结

Task 并行库是 .NET 中处理异步与并发的核心工具。它屏蔽了线程管理的复杂性，让开发者可以更加关注业务逻辑本身。