探索 C#中 Task 与 CancellationTokenSource 的协同艺术

在现代 C#编程中，异步编程模式已经成为处理并发任务的重要工具。Task 类和 CancellationTokenSource 类的结合使用，为开发者提供了一种灵活且强大的方式来管理和取消异步操作。本文将深入探讨 Task 与 CancellationTokenSource 的协同艺术，展示它们如何在实现高效、可控的异步操作中发挥关键作用。

一、Task：异步编程的核心 Task 类是.NET 中用于表示异步操作的对象。通过 Task，你可以轻松地在后台线程上执行耗时操作，而不会阻塞主线程。Task 的灵活性在于它既可以表示已启动的操作，也可以表示即将启动的操作，还可以表示多个子任务的组合。

csharpTask task = Task.Run(() => {// 耗时操作 Thread.Sleep(5000);Console.WriteLine("任务完成");});

task.Wait(); // 等待任务完成二、CancellationTokenSource：取消异步操作的利器 CancellationTokenSource 是用于请求取消操作的令牌源。它生成一个 CancellationToken，该令牌可以被传递给需要取消支持的操作。当 CancellationTokenSource 请求取消时，关联的 CancellationToken 将触发取消操作，允许正在执行的任务检查并响应取消请求。

csharpCancellationTokenSource cts = new CancellationTokenSource();CancellationToken token = cts.Token;

Task task = Task.Run(() => {for (int i = 0; i < 10; i++){if (token.IsCancellationRequested){Console.WriteLine("任务已取消");token.ThrowIfCancellationRequested();}Thread.Sleep(1000);Console.WriteLine($"正在执行任务 {i + 1}");}Console.WriteLine("任务完成");}, token); // 将 token 传递给 Task

// 延迟一段时间后取消任务 Thread.Sleep(3000);cts.Cancel();

try{task.Wait(); // 等待任务完成或抛出异常}catch (OperationCanceledException){Console.WriteLine("捕获到取消异常");}三、Task 与 CancellationTokenSource 的协同艺术将 Task 与 CancellationTokenSource 结合使用，可以实现复杂的异步操作管理。例如，你可以启动一个长时间运行的任务，并在必要时取消它，同时确保任务能够优雅地处理取消请求，释放资源并清理状态。

示例：下载文件并支持取消假设我们需要下载一个文件，并允许用户在下载过程中取消操作。我们可以使用 Task 来执行下载操作，并使用 CancellationTokenSource 来管理取消请求。

csharpusing System;using System.IO;using System.Net.Http;using System.Threading;using System.Threading.Tasks;

class Program{static async Task DownloadFileAsync(string url, string filePath, CancellationToken token){using (HttpClient client = new HttpClient())using (var response = await client.GetAsync(url, token))using (var stream = await response.Content.ReadAsStreamAsync())using (var fileStream = new FileStream(filePath, FileMode.Create, FileAccess.Write, FileShare.None)){await stream.CopyToAsync(fileStream, 81920, token); // 缓冲区大小 80KB}}

static async Task Main(string[] args){    string url = "https://example.com/largefile.zip";    string filePath = "largefile.zip";
    CancellationTokenSource cts = new CancellationTokenSource();
    Task downloadTask = DownloadFileAsync(url, filePath, cts.Token);
    Console.WriteLine("按任意键取消下载...");    Console.ReadKey();
    cts.Cancel();
    try    {        await downloadTask;    }    catch (OperationCanceledException)    {        Console.WriteLine("下载已取消");        // 清理已下载的部分文件        if (File.Exists(filePath))        {            File.Delete(filePath);            Console.WriteLine("已删除部分下载文件");        }    }}

}在这个示例中，DownloadFileAsync 方法使用 HttpClient 下载文件，并通过 CopyToAsync 方法将响应流复制到文件流中。CancellationToken 被传递给所有支持取消的异步方法，以确保在取消请求到达时能够立即响应。

四、总结 Task 与 CancellationTokenSource 的结合使用，为 C#异步编程提供了强大的功能和灵活性。通过合理管理任务的生命周期和取消请求，你可以构建更加健壮、可控和响应迅速的异步应用程序。无论是处理网络请求、文件 I/O 还是复杂的计算任务，Task 与 CancellationTokenSource 都将成为你不可或缺的工具。