Powershell 并发任务 | Runspace 线程 | 结果获取

介绍

在 PowerShell 中进行多任务处理（Multithreading 或 Parallel Processing）主要目的是提高脚本的执行效率和性能。对于需要处理大量数据或执行多个独立任务的脚本来说尤其有用。

1. 提高性能： 多任务处理允许脚本同时执行多个任务，从而加快整体执行速度。对于需要处理大型数据集或执行耗时的操作时尤为重要。

2. 充分利用多核处理器： 现代计算机配备了多核处理器。通过多任务处理，充分发挥这些多核处理器的性能，提高整体计算能力。

3. 并行执行独立任务： 在某些情况下，脚本需要执行多个相互独立的任务。多任务处理使得这些任务同时进行，而不是依次执行，提高脚本的效率。

4. 提高响应性： 脚本需要响应用户输入或事件，多任务处理可以确保主线程（通常是用户界面线程）保持响应，而后台线程处理其他任务。

5. 资源分配： 多任务处理允许更灵活地分配系统资源，例如内存、CPU 时间等，以满足不同任务的需求。

Runspace

在 PowerShell 中，使用 PowerShell Jobs、Runspace 等技术来实现多任务处理。 本文使用 Runspace，Runspace 是 PowerShell 中用于实现多任务处理的一种机制，其优势主要体现在以下几个方面：

1. 轻量级： Runspace 是一种轻量级的线程池技术，相较于创建完整的 PowerShell 进程或 Runspace 进程，资源开销较小。在一个脚本中可以创建多个 Runspace，以执行并发任务而不过度消耗系统资源。

2. 资源隔离： 每个 Runspace 拥有独立的 PowerShell 运行环境和内存空间，意味着一个 Runspace 的异常不会影响到其他 Runspace，提供了更好的资源隔离。

3. 更好的性能： Runspace 可以同时执行多个任务，充分利用多核处理器和系统资源，从而提高整体脚本执行的性能。在需要处理大量数据或执行复杂任务时，Runspace 能够更高效地完成工作。

4. 适用于并行处理： Runspace 是适用于并行处理的一种机制，可以同时执行多个任务，不是按顺序一个一个地执行。这对于需要并行处理独立任务的脚本非常有帮助。

5. 异步执行： Runspace 可以用于实现异步执行任务，意味着脚本可以继续执行而无需等待所有任务完成。对于需要同时进行多个长时间运行的任务时尤为有用。

示例

# 开始时间
$StartTime = Get-Date
# 处理任务
$Worker = {
    param($Filename)
    Write-Host "Processing $filename"
    Start-Sleep -Seconds 1 # Doing some work....
    $Item = New-Item -Name $Filename
    Write-Output $Item.FullName
}
# 最大并发
$MaxRunspaces = 10

try {
	# 线程池
    $RunspacePool = [runspacefactory]::CreateRunspacePool(1, $MaxRunspaces)
    $RunspacePool.Open()

    $Jobs = New-Object System.Collections.ArrayList

    $Filenames = @("file1.txt", "file2.txt", "file3.txt", "file4.txt", "file5.txt", "file6.txt", "file7.txt", "file8.txt", "file9.txt", "file10.txt", "file11.txt")

    foreach ($File in $Filenames) {
        Write-Host "Creating runspace for $File"
        $PowerShell = [powershell]::Create()
        $PowerShell.RunspacePool = $RunspacePool
        $PowerShell.AddScript($Worker).AddArgument($File) | Out-Null
        
        $JobObj = New-Object -TypeName PSObject -Property @{
            Runspace   = $PowerShell.BeginInvoke()
            PowerShell = $PowerShell  
        }

        $Jobs.Add($JobObj) | Out-Null
    }

    while ($Jobs.Runspace.IsCompleted -contains $false) {
        Write-Host (Get-date).Tostring() "Still running..."
        Start-Sleep 1
    }
}
finally {
	# 始终关闭进程池
    $RunspacePool.Close()
}
# 结束时间
$endTime = Get-Date
# 运行时间
Write-Host "The script runs for Total time (s)：$(($endTime - $StartTime).TotalSeconds)"
# 任务对象信息
$Jobs.powershell.Streams
$Jobs.powershell.haderrors

逻辑介绍

代码逻辑的解释：

1. 定义 Worker 脚本块：

   • $Worker 脚本块是一个用于处理文件的脚本块。接受一个文件名参数，输出处理后的结果。

2. 设置并发 Runspaces 数量：

   • $MaxRunspaces 变量定义最大 Runspaces 数量，即同时处理的最大任务数。

3. 创建 Runspace 池：

   • 使用 [runspacefactory]::CreateRunspacePool 创建 Runspace 池，设置最小和最大 Runspaces 数量，并打开池。

4. 创建并发任务：

   • 使用 foreach 循环遍历文件名数组 $Filenames。
   • 每个文件名创建一个 PowerShell 对象 $PowerShell。
   • 将 $Worker 脚本块添加到 PowerShell 中，并通过 AddArgument 传递文件名参数。
   • 使用 BeginInvoke 异步启动 PowerShell，返回一个 Runspace 对象。
   • 创建一个包含 Runspace 和 PowerShell 对象的自定义对象 $JobObj，并将其添加到 $Jobs 数组中。

5. 等待任务完成：

   • 使用 while 循环检查所有任务是否完成。循环条件是检查 $Jobs.Runspace.IsCompleted 数组，确保所有任务都完成。
   • 在循环中使用 Start-Sleep 暂停一秒钟，以避免过于频繁的检查。

6. 关闭 Runspace 池：

   • 在 finally 块中关闭 Runspace 池，确保资源的正确释放。

7. 输出结果和错误信息：

   • 输出所有任务的 Streams（输出、错误等）。
   • 输出是否有错误发生（$Jobs.powershell.haderrors）。

这段代码通过并发处理多个文件，每个文件在一个独立的 Runspace 中执行，最终输出各任务的结果和错误信息。并发处理可以提高处理大量文件时的效率。

Ending

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