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面试题:C# TPL在复杂业务场景下的任务调度与资源管理

假设你正在开发一个金融交易系统,其中有多个相互依赖的任务,如获取市场数据、进行风险评估、执行交易操作等。每个任务的执行时间和资源消耗不同。请阐述如何利用C#的TPL进行任务调度,以确保高效利用系统资源,同时保证任务执行的正确性和顺序性,例如如何处理任务之间的依赖关系以及如何避免资源死锁。
36.3万 热度难度
编程语言C#

知识考点

AI 面试

面试题答案

一键面试
  1. 任务创建与表示
    • 使用Task类来表示每个任务。例如,获取市场数据的任务可以这样创建:
    Task marketDataTask = Task.Run(() =>
    {
        // 获取市场数据的具体代码
        return marketData;
    });
    
    • 进行风险评估的任务可能依赖于获取到的市场数据:
    Task riskAssessmentTask = marketDataTask.ContinueWith((antecedent) =>
    {
        var data = antecedent.Result;
        // 基于市场数据进行风险评估的代码
        return riskAssessmentResult;
    });
    
    • 执行交易操作的任务可能依赖于风险评估结果:
    Task executeTradeTask = riskAssessmentTask.ContinueWith((antecedent) =>
    {
        var assessment = antecedent.Result;
        // 根据风险评估结果执行交易操作的代码
    });
    
  2. 处理任务依赖关系
    • 如上述代码所示,使用ContinueWith方法来创建依赖于前一个任务完成的后续任务。这样可以确保任务按照期望的顺序执行,前一个任务的结果作为参数传递给后续任务。
    • 还可以使用Task.WhenAllTask.WhenAny来处理多个任务的依赖关系。例如,如果有多个并行的市场数据获取子任务,并且风险评估任务需要等待所有这些子任务完成后才能执行,可以使用Task.WhenAll
    var marketDataSubTasks = new Task<MarketData>[3];
    for (int i = 0; i < 3; i++)
    {
        marketDataSubTasks[i] = Task.Run(() =>
        {
            // 子任务获取市场数据的代码
            return subMarketData;
        });
    }
    Task allMarketDataTask = Task.WhenAll(marketDataSubTasks);
    Task riskAssessmentTask = allMarketDataTask.ContinueWith((antecedent) =>
    {
        var allData = antecedent.Result;
        // 基于所有市场数据进行风险评估的代码
        return riskAssessmentResult;
    });
    
  3. 资源管理与避免死锁
    • 锁的使用:在需要共享资源的任务中,谨慎使用锁机制。如果多个任务需要访问同一个资源,使用lock关键字时要确保所有任务以相同的顺序获取锁。例如:
    private static readonly object resourceLock = new object();
    Task task1 = Task.Run(() =>
    {
        lock (resourceLock)
        {
            // 访问共享资源的代码
        }
    });
    Task task2 = Task.Run(() =>
    {
        lock (resourceLock)
        {
            // 访问共享资源的代码
        }
    });
    
    • 使用SemaphoreSlim:对于限制同时访问资源的任务数量场景,可以使用SemaphoreSlim。例如,如果某个资源最多只能同时被3个任务访问:
    private static readonly SemaphoreSlim resourceSemaphore = new SemaphoreSlim(3, 3);
    Task task = Task.Run(async () =>
    {
        await resourceSemaphore.WaitAsync();
        try
        {
            // 访问资源的代码
        }
        finally
        {
            resourceSemaphore.Release();
        }
    });
    
  4. 任务调度优化
    • 设置任务优先级:可以通过TaskCreationOptions设置任务的优先级。例如,如果获取市场数据任务非常关键且需要优先执行,可以这样设置:
    Task marketDataTask = Task.Run(() =>
    {
        // 获取市场数据的代码
    }, TaskCreationOptions.LongRunning);
    
    • 使用线程池优化:TPL默认使用线程池来执行任务。对于I/O绑定的任务(如从网络获取市场数据),线程池可以高效复用线程。而对于CPU绑定的任务(如复杂的风险评估计算),可以考虑使用Task.Run并结合TaskCreationOptions.LongRunning来创建独立线程执行,避免阻塞线程池中的线程。