C# Task 源代码阅读（1）

平时我们开发中，经常使用Task，后续的.net版本种很多都和Task有关，比如asyn,await有了Task 我们很少就去关注Thread 了。Task 给我们带来了很多的便利之处。是我们更少的去关注执行的历程，更多的去关注逻辑。但是有些时候，有些应用。又不得不考虑task 的运行状况，比如这个任务成功与否，是否发生异常。经常听别人说到task 是在线程池执行的，那我们今天就来看看task 到底在做什么了，他执行的时候又做些哪些工作。

大家可以从这里可以看到Task 的源代码，也可以从reference code 直接download 下来。

我们先来看这段代码

public class Task : IThreadPoolWorkItem, IAsyncResult, IDisposable
    {
        [ThreadStatic]
        internal static Task t_currentTask;  // The currently executing task.
        [ThreadStatic]
        private static StackGuard t_stackGuard;  // The stack guard object for this thread

        internal static int s_taskIdCounter; //static counter used to generate unique task IDs
        private readonly static TaskFactory s_factory = new TaskFactory();

        private volatile int m_taskId; // this task's unique ID. initialized only if it is ever requested

        internal object m_action;    // The body of the task.  Might be Action<object>, Action<TState> or Action.  Or possibly a Func.
        // If m_action is set to null it will indicate that we operate in the
        // "externally triggered completion" mode, which is exclusively meant 
        // for the signalling Task<TResult> (aka. promise). In this mode,
        // we don't call InnerInvoke() in response to a Wait(), but simply wait on
        // the completion event which will be set when the Future class calls Finish().
        // But the event would now be signalled if Cancel() is called
}

先看Task 类继承的接口，IThreadPoolItem 这个和线程池相关，IAsyncResult这个和异步执行的回掉相关，这里我不在过多说这个，

接着我们看到有个字段t_currentTask ，而且是static 的，指向本身的task。大家不知道会不会有疑问，为什么这样设计呢，其实这样的设计在.net很多地方都有，比如HttpContext等等，特点基本都会有个Current。这种有点类似单例模式，但是开始已经初始化好，还有个更多的有点你可以随时替换，注入你自己的定义的东西。把他当作单例来用也是完全ok。注意了这里的访问修饰符是internal static。

接着t_stackGuard,s_taskIdCounter 顾名思义不在过多介绍。

下面就是s_factory 注意他是static 和访问修饰符，当然我如果用工厂模式，一般很少会把当前的工厂放在类内部来使用。哪天我要给我生产出的成品当然得这么做了。

接着一个比较重要的字段m_action ，执行体。大家是否记得在汇编里是如何执行所谓函数的，push a push b call xxxx。a,b 分别是参数，xxxx 为跳转地址 执行代码，参数的传递一般是通过stack 来传递。在net 这里直接放成object ，而且注释写的很清楚无非是那些委托。但是对一个函数来说，他的执行体就是call 的地址。

接着我们看下面的字段

        internal object m_stateObject; // A state object that can be optionally supplied, passed to action.
        internal TaskScheduler m_taskScheduler; // The task scheduler this task runs under. 

        internal readonly Task m_parent; // A task's parent, or null if parent-less.


        internal volatile int m_stateFlags;

m_stateObject 一猜也大概直到作用。

下面又是一个执行过程特别重要的字段m_taskScheduler，在执行过程比较重要。 大家平时windows 的平台的taskScheduler可能用的比较多，说到taskScheduler，功能也就是在合理时间安排合理的task 执行，实际上就是一个执行管理器。当然我们在sql server 的开发工具也有类似的工作，job 的执行，我们也是要选择执行计划的。当然这里的m_taskScheduler 也许是有本身的意思，都是任务调度器。当然task 默认的taskScheduler与我们刚刚提到的工具功能差距有点大。当然，大家有个印象，就是用来调度task 的。至于怎么调度，各自有各自的方案。

m_stateFlags 状态标志字段。一个Task 的执行，我当然很想直到他当前的状态，开始，结束，所以这个也好理解。本身在Thread 种就有很多状态。

继续看代码

   public void Start()
        {
            Start(TaskScheduler.Current);
        }
public void Start(TaskScheduler scheduler)
        {
            // Read the volatile m_stateFlags field once and cache it for subsequent operations
            int flags = m_stateFlags;

            // Need to check this before (m_action == null) because completed tasks will
            // set m_action to null.  We would want to know if this is the reason that m_action == null.
            if (IsCompletedMethod(flags))
            {
                throw new InvalidOperationException(Environment.GetResourceString("Task_Start_TaskCompleted"));
            }

            if (scheduler == null)
            {
                throw new ArgumentNullException("scheduler");
            }

            var options = OptionsMethod(flags);
            if ((options & (TaskCreationOptions)InternalTaskOptions.PromiseTask) != 0)
            {
                throw new InvalidOperationException(Environment.GetResourceString("Task_Start_Promise"));
            }
            if ((options & (TaskCreationOptions)InternalTaskOptions.ContinuationTask) != 0)
            {
                throw new InvalidOperationException(Environment.GetResourceString("Task_Start_ContinuationTask"));
            }

            // Make sure that Task only gets started once.  Or else throw an exception.
            if (Interlocked.CompareExchange(ref m_taskScheduler, scheduler, null) != null)
            {
                throw new InvalidOperationException(Environment.GetResourceString("Task_Start_AlreadyStarted"));
            }

            ScheduleAndStart(true);
        }

 

我们平常都会用start方法，他会默认传入一个TaskScheduler，我们接着看下面的方法，最后调用的是ScheduleAndStart方法，不管前面的验证，我们重点看执行流程，要弄清这点，我们必须清楚TaskScheduler.Current

到底是什么类，他的功能是什么，如果我们自己去写TaskScheduler,那又该去写什么，完成哪些功能。

我们继续从reference code 找到TaskScheduler 类。我们先重点追踪Current ，先不管方法。

 public static TaskScheduler Current 
        {
            get
            {
                TaskScheduler current = InternalCurrent;
                return current ?? TaskScheduler.Default;
            }
        }
 internal static TaskScheduler InternalCurrent
        {
            get
            {
                Task currentTask = Task.InternalCurrent;
                return ( (currentTask != null) 
                    && ((currentTask.CreationOptions & TaskCreationOptions.HideScheduler) == 0)
                    ) ? currentTask.ExecutingTaskScheduler : null;
            }
        }

 

默认我继续找到default 属性

public static TaskScheduler Default 
        {
            get
            {
                return s_defaultTaskScheduler;
            }
        }
   private static readonly TaskScheduler s_defaultTaskScheduler = new ThreadPoolTaskScheduler();

 

我们一步一步追踪，终于找到了ThreadPoolTaskScheduler,这时终于可以task 把threadpool 联系起来了。

再看执行ScheduleAndStart之前，我们看下

  if (Interlocked.CompareExchange(ref m_taskScheduler, scheduler, null) != null)
 这句的写法，null 判断再加上对象的赋值。这个我们可以在平时的代码中加以借用。