C#中CancellationToken和CancellationTokenSource用法

　　之前做开发时，一直没注意这个东西，做了.net core之后，发现CancellationToken用的越来越平凡了。

　　这也难怪，原来.net framework使用异步的不是很多，而.net core首推异步编程，到处可以看到Task的影子，而CancellationToken正好是异步Task的一个控制器！所以花点时间做个笔记

　　

　　CancellationToken

　　CancellationToken有一个构造函数，可以传入一个bool类型表示当前的CancellationToken是否是取消状态。另外，因为CancellationToken是一个结构体，所以它还有一个空参数的构造函数。　　

    public CancellationToken();//因为是结构体，才有空构造函数，不过没什么作用
    public CancellationToken(bool canceled);

　　属性如下：　　

    //静态属性，获取一个空的CancellationToken，这个CancellationToken注册的回调方法不会被触发，作用类似于使用空构造函数得到的CancellationToken
    public static CancellationToken None { get; }
    //表示当前CancellationToken是否可以被取消
    public bool CanBeCanceled { get; }
    //表示当前CancellationToken是否已经是取消状态
    public bool IsCancellationRequested { get; }
    //和CancellationToken关联的WaitHandle对象，CancellationToken注册的回调方法执行时通过这个WaitHandle实现的
    public WaitHandle WaitHandle { get; }

　　常用方法：　　

    //往CancellationToken中注册回调
    public CancellationTokenRegistration Register(Action callback);
    public CancellationTokenRegistration Register(Action callback, bool useSynchronizationContext);
    public CancellationTokenRegistration Register([NullableAttribute(new[] { 1, 2 })] Action<object?> callback, object? state);
    public CancellationTokenRegistration Register([NullableAttribute(new[] { 1, 2 })] Action<object?> callback, object? state, bool useSynchronizationContext);
    //当CancellationToken处于取消状态是，抛出System.OperationCanceledException异常
    public void ThrowIfCancellationRequested();

　　常用的注册回调的方法是上面4个Register方法，其中callback是回调执行的委托，useSynchronizationContext表示是否使用同步上下文，state是往回调委托中传的参数值

　　另外，Register方法会返回一个CancellationTokenRegistration结构体，当注册回调之后，可以调用CancellationTokenRegistration的Unregister方法来取消注册，这个Unregister方法会返回一个bool值，当成功取消时返回true，当取消失败（比如回调已执行）将返回false:　　

    CancellationTokenSource cancellationTokenSource = new CancellationTokenSource();
    var cancellationTokenRegistration = cancellationTokenSource.Token.Register(() =>
    {
        Console.WriteLine("Canceled");//这里将不会执行输出
    });

    //cancellationTokenSource.Cancel();
    //var result = cancellationTokenRegistration.Unregister();//result = false

    var result = cancellationTokenRegistration.Unregister();//result = true
　　 cancellationTokenSource.Cancel();

　　上面提到，CancellationToken可以使用构造函数直接构造，同时可以传入一个参数，表示当前的状态，需要注意的是，CancellationToken的状态最多可以改变一次，也就是从未取消变成已取消。

　　如果构造时传入true，也就是说CancellationToken是已取消状态，这个时候注册的回调都会立即执行：　　

    CancellationToken cancellationToken = new CancellationToken(true);
    cancellationToken.Register(() =>
    {
        Console.WriteLine("Canceled");//这里会立即执行输出Canceled
    });

　　但如果构造时传入的是false，说明CancellationToken处于未取消状态，这时候注册的回到都会处于一个待触发状态：　　

    CancellationToken cancellationToken = new CancellationToken(false);
    cancellationToken.Register(() =>
    {
        Console.WriteLine("Canceled");//这里不会立即执行输出
    });

　　通过Register方法注册的服务只会执行一次！

　　但一般的，如果传入false构造出来的CancellationToken，可以认为是不会触发的，因为它没有触发的方法！所以一般的，我们都不会直接使用构造函数创建CancellationToken，而是使用CancellationTokenSource对象来获取一个CancellationToken

　　CancellationTokenSource

　　CancellationTokenSource可以理解为CancellationToken的控制器，控制它什么时候变成取消状态的一个对象，它有一个CancellationToken类型的属性Token，只要CancellationTokenSource创建，这个Token也会被创建，同时Token会和这个CancellationTokenSource绑定：　　

    //表示Token是否已处于取消状态
    public bool IsCancellationRequested { get; }
    //CancellationToken 对象
    public CancellationToken Token { get; }

　　可以直接创建一个CancellationTokenSource对象，同时指定一个时间段，当过了这段时间后，CancellationTokenSource就会自动取消了。

　　CancellationTokenSource的取消有4个方法：　　

    //立刻取消
    public void Cancel();
    //立刻取消
    public void Cancel(bool throwOnFirstException);
    //延迟指定时间后取消
    public void CancelAfter(int millisecondsDelay);
    //延迟指定时间后取消
    public void CancelAfter(TimeSpan delay);

　　Cancel和两个CancelAfter方法没什么特别的，主要就是有一个延迟的效果，需要注意的是Cancel的两个重载之间的区别。

　　首先，上面说道，CancellationToken状态只能改变一次（从未取消变成已取消），当CancellationToken时已取消状态时，每次往其中注册的回调都会立刻执行！当处于未取消状态时，注册进去的回调都会等待执行。

　　需要注意的是，当在未取消状态下注册多个回调时，它们在执行时是一个类似栈的结构顺序，先注册后执行。

　　而CancellationToken的Register可以注册多个回调，那他们可能都会抛出异常，throwOnFirstException参数表示在第一次报错时的处理行为.

　　throwOnFirstException = true 表示立即抛出当前发生的异常，后续的回调将会取消执行　　

    CancellationTokenSource cancellationTokenSource = new CancellationTokenSource();
    try
    {
        cancellationTokenSource.Token.Register(() =>
        {
            throw new Exception("1");
        });
        cancellationTokenSource.Token.Register(() =>
        {
            throw new Exception("2");//不会执行
        });

        cancellationTokenSource.Cancel(true);
    }
    catch (Exception ex)
    {
        //ex is System.Exception("1")
    }

　　throwOnFirstException = false 表示跳过当前回调的异常，继续执行生效的回调，等所有的回调执行完成之后，再将所有的异常打包成一个System.AggregateException异常抛出来！　　

    CancellationTokenSource cancellationTokenSource = new CancellationTokenSource();
    try
    {
        cancellationTokenSource.Token.Register(() =>
        {
            throw new Exception("1");
        });
        cancellationTokenSource.Token.Register(() =>
        {
            throw new Exception("2");
        });

        cancellationTokenSource.Cancel(false);//相当于cancellationTokenSource.Cancel()
    }
    catch (Exception ex)
    {
        //ex is System.AggregateException:[Exception("2"),Exception("1")]
    }

　　CancellationTokenSource还可以与其它CancellationToken关联起来，生成一个新的CancellationToken，当其他CancellationToken取消时，会自动触发当前的CancellationTokenSource执行取消动作！　　

    CancellationTokenSource cancellationTokenSource1 = new CancellationTokenSource();
    cancellationTokenSource1.Token.Register(() =>
    {
        Console.WriteLine("Cancel1");
    });
    CancellationTokenSource cancellationTokenSource2 = new CancellationTokenSource();
    cancellationTokenSource2.Token.Register(() =>
    {
        Console.WriteLine("Cancel2");
    });
    CancellationTokenSource cancellationTokenSource = CancellationTokenSource.CreateLinkedTokenSource(cancellationTokenSource1.Token, cancellationTokenSource2.Token);
    cancellationTokenSource.Token.Register(() =>
    {
        Console.WriteLine("Cancel");
    });

    //cancellationTokenSource1.Cancel(); //执行这个依次输出 Cancel    Cancel1
    cancellationTokenSource2.Cancel(); //执行这个依次输出 Cancel    Cancel2

　　使用场景一

　　当我们创建异步操作时，可以传入一个CancellationToken，当异步操作处于等待执行状态时，可以通过设置CancellationToken为取消状态将异步操作取消执行：　　

    CancellationTokenSource cancellationTokenSource = new CancellationTokenSource();
    var task = new Task(() =>
    {
        Thread.Sleep(1500);//执行了2秒中代码
        Console.WriteLine("Execute Some Code");
    }, cancellationTokenSource.Token);

    task.Start();//启动，等待调度执行

    //发现不对，可以取消task执行
    cancellationTokenSource.Cancel();
    Thread.Sleep(1000);//等待1秒
    Console.WriteLine("Task状态：" + task.Status);//Canceled

　　但是经常的，我们的取消动作可能不会那么及时，如果异步已经执行了，再执行取消时无效的，这是就需要我们自己在异步委托中检测了：　　

    CancellationTokenSource cancellationTokenSource = new CancellationTokenSource();
    var task = new Task(() =>
    {
        Thread.Sleep(1500);//执行了2秒中代码
        cancellationTokenSource.Token.ThrowIfCancellationRequested();
        Console.WriteLine("Execute Some Code");
    }, cancellationTokenSource.Token);

    task.Start();//启动，等待调度执行

    Thread.Sleep(1000);////一段时间后发现不对，可以取消task执行
    cancellationTokenSource.Cancel();
    Thread.Sleep(1000);//等待1秒
    Console.WriteLine("Task状态：" + task.Status);//Canceled

　　

　　使用场景二

　　有时，我们希望在触发某个时间后，可以执行某些代码功能，但是在异步环境下，我们不能保证那些要执行的代码是否已准备好了，比如我们有一个Close方法，当调用Close后表示是关闭状态，如果我们相当程序处于关闭状态时执行一些通知，一般的，我们可能是想到采用事件模型，或者在Close方法传入事件委托，或者采用一些诸如模板设计这样的模型去实现：　　　

    class Demo
    {
        public void Close(Action callback)
        {
            //关闭
            Thread.Sleep(3000);

            callback?.Invoke();//执行通知
        }
    }

　　或者　　

    class Demo
    {
        public event Action Callback;

        public void Close()
        {
            //关闭
            Thread.Sleep(3000);

            Callback?.Invoke();//执行通知
        }
    }

　　但是这就有问题了，如果是传入参数或者采用事件模型，因为前面说过了，如果在异步环境下，我们不能保证那些要执行的代码是否已准备好了，也许在执行Close方法时，程序还未注册回调。

　　这个时候就可以使用CancellationToken来解决这个问题：　　

    class Demo
    {
        CancellationTokenSource cancellationTokenSource = new CancellationTokenSource();

        public CancellationToken Token { get => cancellationTokenSource.Token; }

        public void Close()
        {
            //关闭
            Thread.Sleep(3000);

            cancellationTokenSource.Cancel();//执行通知
        }
    }

　　主需要往Token属性中注册回调而无需关注Close什么时候执行了

　　使用场景三

　　有时候，我们写一个异步无限循环的方法去处理一些问题，而我们希望可以在方法外来停止它这个时候，我们就可以通过返回CancellationTokenSource来实现了：　　

        public CancellationTokenSource Listen()
        {
            CancellationTokenSource cancellationTokenSource = new CancellationTokenSource();

            //循环调度执行
            Task.Run(() =>
            {
                while (true)
                {
                    cancellationTokenSource.Token.ThrowIfCancellationRequested();

                    //循环执行一些操作
                    Thread.Sleep(1000);
                    Console.WriteLine("Run");
                }
            });

            return cancellationTokenSource;
        }