面试八股文：你写过自定义任务调度器吗？

最近入职了新公司，尝试阅读祖传代码，记录并更新最近的编程认知。

思绪由Q1引发，后续Q2、Q3基于Q1的发散探究

Q1. Task.Run、Task.Factory.StartNew 的区别？

我们常使用Task.Run和Task.Factory.StartNew创建并启动任务，但是他们的区别在哪里？在哪种场景下使用前后者？

官方推荐使用Task.Run方法启动基于计算的任务，当需要对长时间运行、基于计算的任务做精细化控制时使用Task.Factory.StartNew。

Task.Factory提供了自定义选项、自定义调度器的能力，这也说明了Task.Run是Task.Factory.StartNew的一个特例，Task.Run 只是提供了一个无参、默认的任务创建和调度方式。

当你在Task.Run传递委托

Task.Run(someAction);

实际上等价于

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

一个长时间运行的任务，如果使用Task.Run铁定会使用线程池线程，可能构成滥用线程池线程，这个时候最好在独立线程中执行任务。

Q2. 既然说到Task.Run使用线程池线程，线程池线程有哪些特征？为什么有自定义调度器一说?

github: TaskScheduler^[1] 251行显示TaskScheduler.Dafult确实是线程池任务调度器。

线程池^[2]线程的特征：
① 池中线程都是后台线程
② 线程可重用，一旦线程池中的线程完成任务，将返回到等待线程队列中，避免了创建线程的开销
③ 池中预热了工作者线程、IO线程

我启动一个脚手架项目：默认最大工作者线程32767，最大IO线程1000 ; 默认最小工作线程数、最小IO线程数均为8个

github: ThreadPoolTaskScheduler^[3] 显示线程池任务调度器是这样调度任务的：

/// <summary>
/// Schedules a task to the ThreadPool.
/// </summary>
/// <param name="task">The task to schedule.</param>
protected internal override void QueueTask(Task task)
{TaskCreationOptions options = task.Options;if ((options & TaskCreationOptions.LongRunning) != 0){// Run LongRunning tasks on their own dedicated thread.Thread thread = new Thread(s_longRunningThreadWork);thread.IsBackground = true; // Keep this thread from blocking process shutdownthread.Start(task);}else{// Normal handling for non-LongRunning tasks.bool preferLocal = ((options & TaskCreationOptions.PreferFairness) == 0);ThreadPool.UnsafeQueueUserWorkItemInternal(task, preferLocal);}
}

请注意8-14行：若上层使用者将LongRunning任务应用到默认的任务调度器(也即ThreadPoolTaskScheduler)，ThreadPoolTaskScheduler会有一个兜底方案：会将任务放在独立线程上执行。

何时不使用线程池线程

有几种应用场景，其中适合创建并管理自己的线程，而非使用线程池线程：

•需要一个前台线程。•需要具有特定优先级的线程。•拥有会导致线程长时间阻塞的任务。线程池具有最大线程数，因此大量被阻塞的线程池线程可能会阻止任务启动。•需将线程放入单线程单元。所有 ThreadPool 线程均位于多线程单元中。•需具有与线程关联的稳定标识，或需将一个线程专用于一项任务。

Q3. 既然要自定义任务调度器，那我们就来倒腾？

实现TaskScheduler 抽象类，其中的抓手是“调度”，也就是 QueueTask、TryExecuteTask 方法，之后你可以自定义数据结构和算法，从数据结构中调度出任务执行。

给个例子：

public sealed class CustomTaskScheduler : TaskScheduler, IDisposable{private BlockingCollection<Task> tasksCollection = new BlockingCollection<Task>();private readonly Thread mainThread = null;public CustomTaskScheduler(){mainThread = new Thread(new ThreadStart(Execute));if (!mainThread.IsAlive){mainThread.Start();}}private void Execute(){foreach (var task in tasksCollection.GetConsumingEnumerable()){TryExecuteTask(task);}}protected override IEnumerable<Task> GetScheduledTasks(){return tasksCollection.ToArray();}protected override void QueueTask(Task task){if (task != null)tasksCollection.Add(task);           }protected override bool TryExecuteTaskInline(Task task, bool taskWasPreviouslyQueued){return false;}private void Dispose(bool disposing){if (!disposing) return;tasksCollection.CompleteAdding();tasksCollection.Dispose();}public void Dispose(){Dispose(true);GC.SuppressFinalize(this);}}

引用链接

[1] github: TaskScheduler: https://github.com/dotnet/coreclr/blob/master/src/System.Private.CoreLib/shared/System/Threading/Tasks/TaskScheduler.cs
[2] 线程池: https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/standard/threading/the-managed-thread-pool
[3] github: ThreadPoolTaskScheduler: https://github.com/dotnet/coreclr/blob/master/src/System.Private.CoreLib/shared/System/Threading/Tasks/ThreadPoolTaskScheduler.cs

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