前言
前面学习了很多多线程和任务的基础知识，这里要来实践一下啦。通过本篇教程，你可以写出一个简单的工作流引擎。
本篇教程内容完成是基于任务的，只需要看过笔者的三篇关于异步的文章，掌握 C# 基础，即可轻松完成。
C#多线程系列之任务基础(一) C#多线程系列之任务基础(二) C#多线程系列之任务基础(三)由于本篇文章编写的工作流程序，主要使用任务，有些逻辑过程会比较难理解，多测试一下就好。代码主要还是 C# 基础，为什么说简单？
不包含 async 、await 几乎不含包含多线程(有个读写锁) 不包含表达式树 几乎不含反射(有个小地方需要反射一下，但是非常简单) 没有复杂的算法因为是基于任务(Task)的，所以可以轻松设计组合流程，组成复杂的工作流。
由于只是讲述基础，所以不会包含很多种流程控制，这里只实现一些简单的。
先说明，别用到业务上。。。这个工作流非常简单，就几个功能，这个工作流是基于笔者的多线程系列文章的知识点。写这个东西是为了讲解任务操作，让读者更加深入理解任务。
代码地址： https://github.com/whuanle/CZGL.FLow
节点
在开始前，我们来设计几种流程控制的东西。
将一个 步骤/流程/节点 称为 step。
Then
一个普通的节点，包含一个任务。
多个 Then 节点，可以组成一条连续的工作流。
Parallel
并行节点，可以设置多个并行节点放到 Parallel 中，以及在里面为任一个节点创建新的分支。
Schedule
定时节点，创建后会在一定时间后执行节点中的任务。
Delay
让当前任务阻塞一段时间。
试用一下
顺序节点
打开你的 VS ，创建项目，Nuget 引用 CZGL.DoFlow ，版本 1.0.2 。
创建一个类 MyFlow1 ，继承 IDoFlow 。
public class MyFlow1 : IDoFlow { public int Id => 1; public string Name => "随便起个名字"; public int Version => 1; public IDoFlowBuilder Build(IDoFlowBuilder builder) { throw new NotImplementedException(); } }
你可以创建多个工作流任务，每个工作流的 Id 必须唯一。Name 和 Version 随便填，因为这里笔者没有对这几个字段做逻辑。
IDoFlowBuilder 是构建工作流的一个接口。
我们来写一个工作流测试一下。
/// <summary> /// 普通节点 Then 使用方法 /// </summary> public class MyFlow1 : IDoFlow { public int Id => 1; public string Name => "test"; public int Version => 1; public IDoFlowBuilder Build(IDoFlowBuilder builder) { builder.StartWith(() => { Console.WriteLine("工作流开始"); }).Then(() => { Console.WriteLine("下一个节点"); }).Then(() => { Console.WriteLine("最后一个节点"); }); return builder; } }
Main 方法中：
static void Main(string[] args) { FlowCore.RegisterWorkflow<MyFlow1>(); // FlowCore.RegisterWorkflow(new MyFlow1()); FlowCore.Start(1); Console.ReadKey(); }
.StartWith() 方法开始一个工作流；
FlowCore.RegisterWorkflow<T>() 注册一个工作流；
FlowCore.Start(); 执行一个工作流；
并行任务
其代码如下：
/// <summary> /// 并行节点 Parallel 使用方法 /// </summary> public class MyFlow2 : IDoFlow { public int Id => 2; public string Name => "test"; public int Version => 1; public IDoFlowBuilder Build(IDoFlowBuilder builder) { builder.StartWith() .Parallel(steps => { // 每个并行任务也可以设计后面继续执行其它任务 steps.Do(() => { Console.WriteLine("并行1"); }).Do(() => { Console.WriteLine("并行2"); }); steps.Do(() => { Console.WriteLine("并行3"); }); // 并行任务设计完成后，必须调用此方法 // 此方法必须放在所有并行任务 .Do() 的最后 steps.EndParallel(); // 如果 .Do() 在 EndParallel() 后，那么不会等待此任务 steps.Do(() => { Console.WriteLine("并行异步"); }); // 开启新的分支 steps.StartWith() .Then(() => { Console.WriteLine("新的分支" + Task.CurrentId); }).Then(() => { Console.WriteLine("分支2.0" + Task.CurrentId); }); }, false) .Then(() => { Console.WriteLine("11111111111111111 "); }); return builder; } }
Main 方法中：
static void Main(string[] args) { FlowCore.RegisterWorkflow<MyFlow2>(); FlowCore.Start(2); Console.ReadKey(); }
通过以上示例，可以大概了解本篇文章中我们要写的程序。
编写工作流
建立一个类库项目，名为 DoFlow 。
建立 Extensions 、 Interfaces 、 Services 三个目录。
接口构建器
新建 IStepBuilder 接口文件到 Interfaces 目录，其内容如下：
using System; namespace DoFlow.Interfaces { public interface IStepBuilder { /// <summary> /// 普通节点 /// </summary> /// <param name="stepBuilder"></param> /// <returns></returns> IStepBuilder Then(Action action); /// <summary> /// 多个节点 /// <para>默认下，需要等待所有的任务完成，这个step才算完成</para> /// </summary> /// <param name="action"></param> /// <param name="anyWait">任意一个任务完成即可跳转到下一个step</param> /// <returns></returns> IStepBuilder Parallel(Action<IStepParallel> action, bool anyWait = false); /// <summary> /// 节点将在某个时间间隔后执行 /// <para>异步，不会阻塞当前工作流的运行，计划任务将在一段时间后触发</para> /// </summary> /// <returns></returns> IStepBuilder Schedule(Action action, TimeSpan time); /// <summary> /// 阻塞一段时间 /// </summary> /// <param name="time"></param> /// <returns></returns> IStepBuilder Delay(TimeSpan time); } }
新建 IStepParallel 文件到 Interfaces 目录。
using System; namespace DoFlow.Interfaces { /// <summary> /// 并行任务 /// <para>默认情况下，只有这个节点的所有并行任务都完成后，这个节点才算完成</para> /// </summary> public interface IStepParallel { /// <summary> /// 一个并行任务 /// </summary> /// <param name="action"></param> /// <returns></returns> IStepParallel Do(Action action); /// <summary> /// 开始一个分支 /// </summary> /// <param name="action"></param> /// <returns></returns> IStepBuilder StartWith(Action action = null); /// <summary> /// 必须使用此方法结束一个并行任务 /// </summary> void EndParallel(); } /// <summary> /// 并行任务 /// <para>任意一个任务完成后，就可以跳转到下一个 step</para> /// </summary> public interface IStepParallelAny : IStepParallel { } }
工作流构建器
新建 IDoFlowBuilder 接口文件到 Interfaces 目录。
using System; using System.Threading.Tasks; namespace DoFlow.Interfaces { /// <summary> /// 构建工作流任务 /// </summary> public interface IDoFlowBuilder { /// <summary> /// 开始一个 step /// </summary> IStepBuilder StartWith(Action action = null); void EndWith(Action action); Task ThatTask { get; } } }
新建 IDoFlow 接口文件到 Interfaces 目录。
namespace DoFlow.Interfaces { /// <summary> /// 工作流 /// <para>无参数传递</para> /// </summary> public interface IDoFlow { /// <summary> /// 全局唯一标识 /// </summary> int Id { get; } /// <summary> /// 标识此工作流的名称 /// </summary> string Name { get; } /// <summary> /// 标识此工作流的版本 /// </summary> int Version { get; } IDoFlowBuilder Build(IDoFlowBuilder builder); } }
依赖注入
新建 DependencyInjectionService 文件到 Services 目录。
用于实现依赖注入和解耦。
using DoFlow.Extensions; using Microsoft.Extensions.DependencyInjection; using System; namespace DoFlow.Services { /// <summary> /// 依赖注入服务 /// </summary> public static class DependencyInjectionService { private static IServiceCollection _servicesList; private static IServiceProvider _services; static DependencyInjectionService() { IServiceCollection services = new ServiceCollection(); _servicesList = services; // 注入引擎需要的服务 InitExtension.StartInitExtension(); var serviceProvider = services.BuildServiceProvider(); _services = serviceProvider; } /// <summary> /// 添加一个注入到容器服务 /// </summary> /// <typeparam name="TService"></typeparam> /// <typeparam name="TImplementation"></typeparam> public static void AddService<TService, TImplementation>() where TService : class where TImplementation : class, TService { _servicesList.AddTransient<TService, TImplementation>(); } /// <summary> /// 获取需要的服务 /// </summary> /// <typeparam name="TIResult"></typeparam> /// <returns></returns> public static TIResult GetService<TIResult>() { TIResult Tservice = _services.GetService<TIResult>(); return Tservice; } } }
添加一个 InitExtension 文件到 Extensions 目录。
using DoFlow.Interfaces; using DoFlow.Services; namespace DoFlow.Extensions { public static class InitExtension { private static bool IsInit = false; public static void StartInitExtension() { if (IsInit) return; IsInit = true; DependencyInjectionService.AddService<IStepBuilder, StepBuilder>(); DependencyInjectionService.AddService<IDoFlowBuilder, DoFlowBuilder>(); DependencyInjectionService.AddService<IStepParallel, StepParallelWhenAll>(); DependencyInjectionService.AddService<IStepParallelAny, StepParallelWhenAny>(); } } }
实现工作流解析
以下文件均在 Services 目录建立。
新建 StepBuilder 文件，用于解析节点，构建任务。
using DoFlow.Interfaces; using System; using System.Threading.Tasks; namespace DoFlow.Services { /// <summary> /// 节点工作引擎 /// </summary> public class StepBuilder : IStepBuilder { private Task _task; /// <summary> /// 延迟执行 /// </summary> /// <param name="time"></param> /// <returns></returns> public IStepBuilder Delay(TimeSpan time) { Task.Delay(time).Wait(); return this; } /// <summary> /// 并行 step /// </summary> /// <param name="action"></param> /// <returns></returns> public IStepBuilder Parallel(Action<IStepParallel> action, bool anyAwait = false) { IStepParallel parallel = anyAwait ? DependencyInjectionService.GetService<IStepParallelAny>() : DependencyInjectionService.GetService<IStepParallel>(); Task task = new Task(() => { action.Invoke(parallel); }); _task.ConfigureAwait(false).GetAwaiter().OnCompleted(() => { task.Start(); }); _task = task; return this; } /// <summary> /// 计划任务 /// </summary> /// <param name="action"></param> /// <param name="time"></param> /// <returns></returns> public IStepBuilder Schedule(Action action, TimeSpan time) { Task.Factory.StartNew(() => { Task.Delay(time).Wait(); action.Invoke(); }); return this; } /// <summary> /// 普通 step /// </summary> /// <param name="action"></param> /// <returns></returns> public IStepBuilder Then(Action action) { Task task = new Task(action); _task.ConfigureAwait(false).GetAwaiter().OnCompleted(() => { task.Start(); task.Wait(); }); _task = task; return this; } public void SetTask(Task task) { _task = task; } } }
新建 StepParallel 文件，里面有两个类，用于实现同步任务。
using DoFlow.Interfaces; using System; using System.Collections.Generic; using System.Threading.Tasks; namespace DoFlow.Services { /// <summary> /// 第一层所有任务结束后才能跳转下一个 step /// </summary> public class StepParallelWhenAll : IStepParallel { private Task _task; private readonly List<Task> _tasks = new List<Task>(); public StepParallelWhenAll() { _task = new Task(() => { },TaskCreationOptions.AttachedToParent); } public IStepParallel Do(Action action) { _tasks.Add(Task.Run(action)); return this; } public void EndParallel() { _task.ConfigureAwait(false).GetAwaiter().OnCompleted(() => { Task.WhenAll(_tasks).Wait(); }); } public IStepBuilder StartWith(Action action = null) { Task task = action is null ? new Task(() => { }) : new Task(action); var _stepBuilder = DependencyInjectionService.GetService<IStepBuilder>(); _task.ConfigureAwait(false).GetAwaiter().OnCompleted(() => { task.Start(); }); return _stepBuilder; } } /// <summary> /// 完成任意一个任务即可跳转到下一个 step /// </summary> public class StepParallelWhenAny : IStepParallelAny { private Task _task; private readonly List<Task> _tasks = new List<Task>(); public StepParallelWhenAny() { _task = Task.Run(() => { }); } public IStepParallel Do(Action action) { _tasks.Add(Task.Run(action)); return this; } public void EndParallel() { _task.ConfigureAwait(false).GetAwaiter().OnCompleted(() => { Task.WhenAny(_tasks).Wait(); }); } public IStepBuilder StartWith(Action action = null) { Task task = action is null ? new Task(() => { }) : new Task(action); var _stepBuilder = DependencyInjectionService.GetService<IStepBuilder>(); _task.ConfigureAwait(false).GetAwaiter().OnCompleted(() => { task.Start(); }); return _stepBuilder; } } }
新建 DoFlowBuilder 文件，用于构建工作流。
using DoFlow.Interfaces; using System; using System.Threading.Tasks; namespace DoFlow.Services { public class DoFlowBuilder : IDoFlowBuilder { private Task _task; public Task ThatTask => _task; public void EndWith(Action action) { _task.Start(); } public IStepBuilder StartWith(Action action = null) { if (action is null) _task = new Task(() => { }); else _task = new Task(action); IStepBuilder _stepBuilder = DependencyInjectionService.GetService<IStepBuilder>(); ((StepBuilder)_stepBuilder).SetTask(_task); return _stepBuilder; } } }
新建 FlowEngine 文件，用于执行工作流。
using DoFlow.Interfaces; namespace DoFlow.Services { /// <summary> /// 工作流引擎 /// </summary> public class FlowEngine { private readonly IDoFlow _flow; public FlowEngine(IDoFlow flow) { _flow = flow; } /// <summary> /// 开始一个工作流 /// </summary> public void Start() { IDoFlowBuilder builder = DependencyInjectionService.GetService<IDoFlowBuilder>(); _flow.Build(builder).ThatTask.Start(); } } }
新建 FlowCore 文件，用于存储和索引工作流。使用读写锁解决并发字典问题。
using DoFlow.Interfaces; using System; using System.Collections.Generic; using System.Threading; namespace DoFlow.Services { public static class FlowCore { private static Dictionary<int, FlowEngine> flowEngines = new Dictionary<int, FlowEngine>(); // 读写锁 private static ReaderWriterLockSlim readerWriterLockSlim = new ReaderWriterLockSlim(); /// <summary> /// 注册工作流 /// </summary> /// <param name="flow"></param> public static bool RegisterWorkflow(IDoFlow flow) { try { readerWriterLockSlim.EnterReadLock(); if (flowEngines.ContainsKey(flow.Id)) return false; flowEngines.Add(flow.Id, new FlowEngine(flow)); return true; } finally { readerWriterLockSlim.ExitReadLock(); } } /// <summary> /// 注册工作流 /// </summary> /// <param name="flow"></param> public static bool RegisterWorkflow<TDoFlow>() { Type type = typeof(TDoFlow); IDoFlow flow = (IDoFlow)Activator.CreateInstance(type); try { readerWriterLockSlim.EnterReadLock(); if (flowEngines.ContainsKey(flow.Id)) return false; flowEngines.Add(flow.Id, new FlowEngine(flow)); return true; } finally { readerWriterLockSlim.ExitReadLock(); } } /// <summary> /// 要启动的工作流 /// </summary> /// <param name="id"></param> public static bool Start(int id) { FlowEngine engine; // 读写锁 try { readerWriterLockSlim.EnterUpgradeableReadLock(); if (!flowEngines.ContainsKey(id)) return default; try { readerWriterLockSlim.EnterWriteLock(); engine = flowEngines[id]; } catch { return default; } finally { readerWriterLockSlim.ExitWriteLock(); } } catch { return default; } finally { readerWriterLockSlim.ExitUpgradeableReadLock(); } engine.Start(); return true; } } }
就这样程序写完了。
到此这篇关于C#多线程系列之工作流实现的文章就介绍到这了。希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持。