PowerShell中Job相關命令及并行執行任務詳解

2020-10-29 20:55:21

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前言

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

PowerShell 中執行后臺任務的模式

下圖描述了在 PowerShell 中執行后臺任務的進程模型(此圖來自互聯網)：

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

Job 相關的命令

Start-Job 命令會啟動一個運行在后臺的任務。注意，每通過 Start-Job 命令運行一個任務都會創建一個單獨的 PowerShell 進程。

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

Get-Job 命令用來獲得當前 session 中的后臺任務對象。

Wait-Job 命令阻塞當前的執行流程，等待指定的后臺任務執行結束。

Receive-Job 命令用來獲得后臺執行任務的執行結果。比如在一個后臺任務結束時，可以通過 Receive-Job 來得到結果，并輸出任務執行時的 output。

Remove-Job 命令刪除當前 session 中的已經完成的任務。當一個任務運行結束后，它并不會被自動刪除，除非你調用 Remove-Job 命令進行刪除，或者是關閉這個 session。如果使用 Remove-Job 刪除一個正在運行的任務，命令會運行失敗。此時需要先使用 Stop-Job 命令先停止任務，然后再用 Remove-Job 進行刪除。

在后臺執行任務

如果只是啟動一個后臺執行的任務，不需要知道任務執行的結果，也不關心任務何時執行結束，那么僅僅使用 Start-Job 命令啟動任務的執行就可以了：

> Start-Job -ScriptBlock { sleep 5 }

啟動單個任務并等待任務結束

多數情況下我們是需要知道任務的結束時間的，此時可以通過 Wait-Job 命令阻塞執行流程，直到等待的任務結束：

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

注意：上面的內容是由 Wait-Job 命令輸出的，當時任務的狀態為 "Completed"。

更進一步，我們還想要獲得任務執行過程中的輸出。這時我們就需要用到 Receive-Job 命令。你可以在任務啟動后的任何時刻執行 Receive-Job 命令，但是如果想要得到完整的輸出，就需要在任務結束后調用，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 $jobReceive-Job -Job $job

把上面的代碼保存到文件 mytask.ps1 中執行：

Receive-Job 命令輸出了我們在后臺執行的任務的 output。

在后臺執行多個任務并等待結束

因為 Start-Job 命令是非阻塞的，所以理論上我們可以執行任意多次從而啟動很多的后臺任務。和等待單個任務相同，仍然可以使用 Wait-Job 命令來等待所有的任務結束，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 循環中不斷的檢查任務的狀態，當所有任務的狀態都是 "Completed" 時表示全部任務執行結束：

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 = 2while($taskCount -gt 0){ foreach($job in Get-Job) {  $state = [string]$job.State  if($state -eq "Completed")  {    Write-Host($job.Name + " 已經完成")   Receive-Job $job   $taskCount--   Remove-Job $job  } } sleep 1}"所有任務已完成" #得出任務運行的時間(New-TimeSpan $start_time).totalseconds

把上面的代碼保存到 mytask.ps1 文件中并執行：

代碼中我們給每個任務起了名字，并在 while 循環中不斷的使用 Get-Job 命令檢查任務當前的狀態，如果發現任務的狀態為 "Completed"，就通過 Remove-Job 命令刪除它，并在刪除前打印任務的名稱和 output。

封裝一個執行后臺任務的函數

下面我們用封裝一個簡單的函數來并行執行多個任務：

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 Remove-Job * # 使用變量 $taskCount 保存還沒有執行完成的任務數 $taskCount = $taskArr.Length  #判斷設定的并行任務數是否超過當前任務隊列中的任務數 if($parallelCount -gt $taskArr.Length) {  $parallelCount = $taskArr.Length } #啟動初始任務 foreach($i in 1..$parallelCount) {  Start-Job $taskArr[$i - 1] -Name "task$i" } #初始任務完成后開始的任務 $nextIndex = $parallelCount #當任務隊列中還有任務時不斷輪詢已建立的任務，當一個后臺任務結束時刪除這個任務， #然后從任務隊列中取出下一個任務進行執行，然后等待所有任務執行完成。 while(($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 + " 已經完成，結果如下：")    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 } "所有任務已完成" #得出任務運行的時間 (New-TimeSpan $startTime).totalseconds}

上面的函數會在后臺執行用戶的任務，然后等待所有的任務執行結束。并且用戶可以指定同時執行的任務的個數，在任務執行完成后，輸出任務的 output。接下來讓我們嘗試使用這個函數執行一些任務：

#定義 6 個任務$task1 = {sleep 12; Write-Host "Hello myJob1."; }$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 個任務寫入到一個數組中作為任務隊列$taskArr = $task1, $task2, $task3, $task4, $task5, $task6#運行數組中的任務，允許同時運行 4 個任務Run-Tasks -taskArr $taskArr -parallelcount 4

下面是運行的結果：