前言

在 PowerShell 中可以輕松的執(zhí)行后臺任務(wù)并且讓多個后臺任務(wù)并行執(zhí)行。本文介紹 PowerShell 中 Job 相關(guān)的一些命令，并通過 demo 演示如何在后臺同時執(zhí)行多個任務(wù)。下面話不多說了，來一起看看詳細(xì)的介紹吧。

PowerShell 中執(zhí)行后臺任務(wù)的模式

下圖描述了在 PowerShell 中執(zhí)行后臺任務(wù)的進(jìn)程模型(此圖來自互聯(lián)網(wǎng))：

首先我們需要一個 PowerShell 進(jìn)程執(zhí)行與用戶交互的命令，比如執(zhí)行 Start-Job 命令運(yùn)行一個后臺任務(wù)。每一個這樣的后臺任務(wù)都會在一個新啟動的 PowerShell 進(jìn)程中執(zhí)行。所以，如果我們同時啟動三個后臺任務(wù)，那么一共有四個 PowerShell 進(jìn)程在同時運(yùn)行。

Job 相關(guān)的命令

Start-Job 命令會啟動一個運(yùn)行在后臺的任務(wù)。注意，每通過 Start-Job 命令運(yùn)行一個任務(wù)都會創(chuàng)建一個單獨(dú)的 PowerShell 進(jìn)程。

Stop-Job 命令用來停止一個正在運(yùn)行的后臺任務(wù)(由 Start-Job 啟動的任務(wù))。

Get-Job 命令用來獲得當(dāng)前 session 中的后臺任務(wù)對象。

Wait-Job 命令阻塞當(dāng)前的執(zhí)行流程，等待指定的后臺任務(wù)執(zhí)行結(jié)束。

Receive-Job 命令用來獲得后臺執(zhí)行任務(wù)的執(zhí)行結(jié)果。比如在一個后臺任務(wù)結(jié)束時，可以通過 Receive-Job 來得到結(jié)果，并輸出任務(wù)執(zhí)行時的 output。

Remove-Job 命令刪除當(dāng)前 session 中的已經(jīng)完成的任務(wù)。當(dāng)一個任務(wù)運(yùn)行結(jié)束后，它并不會被自動刪除，除非你調(diào)用 Remove-Job 命令進(jìn)行刪除，或者是關(guān)閉這個 session。如果使用 Remove-Job 刪除一個正在運(yùn)行的任務(wù)，命令會運(yùn)行失敗。此時需要先使用 Stop-Job 命令先停止任務(wù)，然后再用 Remove-Job 進(jìn)行刪除。

在后臺執(zhí)行任務(wù)

如果只是啟動一個后臺執(zhí)行的任務(wù)，不需要知道任務(wù)執(zhí)行的結(jié)果，也不關(guān)心任務(wù)何時執(zhí)行結(jié)束，那么僅僅使用 Start-Job 命令啟動任務(wù)的執(zhí)行就可以了：

> Start-Job -ScriptBlock { sleep 5 }

啟動單個任務(wù)并等待任務(wù)結(jié)束

多數(shù)情況下我們是需要知道任務(wù)的結(jié)束時間的，此時可以通過 Wait-Job 命令阻塞執(zhí)行流程，直到等待的任務(wù)結(jié)束：

> Start-Job -ScriptBlock { sleep 5; Write-Host "Hello world."; } | Wait-Job

注意：上面的內(nèi)容是由 Wait-Job 命令輸出的，當(dāng)時任務(wù)的狀態(tài)為 "Completed"。

更進(jìn)一步，我們還想要獲得任務(wù)執(zhí)行過程中的輸出。這時我們就需要用到 Receive-Job 命令。你可以在任務(wù)啟動后的任何時刻執(zhí)行 Receive-Job 命令，但是如果想要得到完整的輸出，就需要在任務(wù)結(jié)束后調(diào)用，此時需要配合 Wait-Job 命令一起使用：

$job = Start-Job -ScriptBlock { sleep 5; Write-Host "Hello world."; }
Wait-Job $job
Receive-Job -Job $job

把上面的代碼保存到文件 mytask.ps1 中執(zhí)行：

Receive-Job 命令輸出了我們在后臺執(zhí)行的任務(wù)的 output。

在后臺執(zhí)行多個任務(wù)并等待結(jié)束

因為 Start-Job 命令是非阻塞的，所以理論上我們可以執(zhí)行任意多次從而啟動很多的后臺任務(wù)。和等待單個任務(wù)相同，仍然可以使用 Wait-Job 命令來等待所有的任務(wù)結(jié)束，不過此時需要配合 Get-Job 命令一起使用：

> Get-Job | Wait-Job

更常用的方式是我們在 while 循環(huán)中不斷的檢查任務(wù)的狀態(tài)，當(dāng)所有任務(wù)的狀態(tài)都是 "Completed" 時表示全部任務(wù)執(zhí)行結(jié)束：

Remove-Job *
#測試計時開始
$start_time = (Get-Date)
Start-Job -ScriptBlock { sleep 9; Write-Host "Hello myJob1."; } -Name "myJob1"
Start-Job -ScriptBlock { sleep 5; Write-Host "Hello myJob2."; } -Name "myJob2"
$taskCount = 2
while($taskCount -gt 0)
{
 foreach($job in Get-Job)
 {
  $state = [string]$job.State
  if($state -eq "Completed")
  { 
   Write-Host($job.Name + " 已經(jīng)完成")
   Receive-Job $job
   $taskCount--
   Remove-Job $job
  }
 }
 sleep 1
}
"所有任務(wù)已完成" 
#得出任務(wù)運(yùn)行的時間
(New-TimeSpan $start_time).totalseconds

把上面的代碼保存到 mytask.ps1 文件中并執(zhí)行：

代碼中我們給每個任務(wù)起了名字，并在 while 循環(huán)中不斷的使用 Get-Job 命令檢查任務(wù)當(dāng)前的狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)任務(wù)的狀態(tài)為 "Completed"，就通過 Remove-Job 命令刪除它，并在刪除前打印任務(wù)的名稱和 output。

封裝一個執(zhí)行后臺任務(wù)的函數(shù)

下面我們用封裝一個簡單的函數(shù)來并行執(zhí)行多個任務(wù)：

function Run-Tasks
{
 Param
 (
  $taskArr,
  $parallelcount=1
 )
 #測試計時開始
 $startTime = (Get-Date)
  #移除本次會話中已有的所有后臺任務(wù)
 Remove-Job *
 # 使用變量 $taskCount 保存還沒有執(zhí)行完成的任務(wù)數(shù)
 $taskCount = $taskArr.Length
 
 #判斷設(shè)定的并行任務(wù)數(shù)是否超過當(dāng)前任務(wù)隊列中的任務(wù)數(shù)
 if($parallelCount -gt $taskArr.Length)
 {
  $parallelCount = $taskArr.Length
 }
 #啟動初始任務(wù)
 foreach($i in 1..$parallelCount)
 {
  Start-Job $taskArr[$i - 1] -Name "task$i"
 }
 #初始任務(wù)完成后開始的任務(wù)
 $nextIndex = $parallelCount
 #當(dāng)任務(wù)隊列中還有任務(wù)時不斷輪詢已建立的任務(wù)，當(dāng)一個后臺任務(wù)結(jié)束時刪除這個任務(wù)，
 #然后從任務(wù)隊列中取出下一個任務(wù)進(jìn)行執(zhí)行，然后等待所有任務(wù)執(zhí)行完成。
 while(($nextIndex -lt $taskArr.Length) -or ($taskCount -gt 0))
 {
  foreach($job in Get-Job)
  {
   $state = [string]$job.State
   if($state -eq "Completed")
   { 
    Write-Host($job.Name + " 已經(jīng)完成，結(jié)果如下：")
    Receive-Job $job
    Remove-Job $job
    $taskCount--
    if($nextIndex -lt $taskArr.Length)
    { 
     $taskNumber = $nextIndex + 1
     Start-Job $taskArr[$nextIndex] -Name "task$taskNumber"
     $nextIndex++
    }
   }
  }
  sleep 1
 }
 "所有任務(wù)已完成"
 #得出任務(wù)運(yùn)行的時間
 (New-TimeSpan $startTime).totalseconds
}

上面的函數(shù)會在后臺執(zhí)行用戶的任務(wù)，然后等待所有的任務(wù)執(zhí)行結(jié)束。并且用戶可以指定同時執(zhí)行的任務(wù)的個數(shù)，在任務(wù)執(zhí)行完成后，輸出任務(wù)的 output。接下來讓我們嘗試使用這個函數(shù)執(zhí)行一些任務(wù)：

#定義 6 個任務(wù)
$task1 = {sleep 12; Write-Host "Hello myJob1."; }
$task2 = {sleep 5; Write-Host "Hello myJob2."; }
$task3 = {sleep 8; Write-Host "Hello myJob3."; }
$task4 = {sleep 3; Write-Host "Hello myJob4."; }
$task5 = {sleep 20; Write-Host "Hello myJob5."; }
$task6 = {sleep 15; Write-Host "Hello myJob6."; } 
#將 6 個任務(wù)寫入到一個數(shù)組中作為任務(wù)隊列
$taskArr = $task1, $task2, $task3, $task4, $task5, $task6
#運(yùn)行數(shù)組中的任務(wù)，允許同時運(yùn)行 4 個任務(wù)
Run-Tasks -taskArr $taskArr -parallelcount 4

下面是運(yùn)行的結(jié)果：

總結(jié)

能夠隨心所欲的在后臺執(zhí)行任務(wù)是一件感覺非常棒的事情！當(dāng)然，對于工作來說你能夠把事情做得又快又好(又好可不敢說)。本文只是提供了一個簡單的運(yùn)行并行任務(wù)的 demo，省略了異常處理等重要內(nèi)容，但這已經(jīng)足夠您開始 PowerShell 并行任務(wù)之旅了。

參考：

《Windows PowerShell 實戰(zhàn)第二版》
Powershell:簡單實現(xiàn)并行任務(wù)的腳本