基本的な質問ですが、Taskの結果がバラバラになります。

Question

どうして毎回結果がバラバラなんでしょうか？
しかも６？？とかどこから来るんでしょうか？？

Taskの事を全然理解していない者です。
基本的な事かもしれませんが・・
調べるための検索キーワードになる、ヒントだけでも教えて頂けたら助かります。

using System;
using System.Threading.Tasks;

class prog {

	static void Main() {

		for(int i=0; i<6; i++){
			Task.Run(() => Console.WriteLine(i));	
		}
		Console.ReadLine();
	}
}
//結果（毎回バラバラ）
//1
//2
//2
//5
//6
//6

Answer 1

こちらの回答を参照してください。
C#のTask配列をforでセットしようとするとエラーになる

（追記）
もう少し丁寧な記事を書いてみました。
[C#] ラムダ式内でラムダ式外のループカウンタ変数を使用すると危険

Comments

[nankoko]

お返事大変遅くなってスミマセン。
せっかく教えて頂いのにTaskの前に、前提知識が色々と足りなくて
全く理解が追いつかなくて時間がかかってしまいました。

URL大変参考になりました。
特に追記のほうで、理解が一気に進みました。
ありがとうございます！

[fana]

以下のような理解で合っていますでしょうか？

---

元の状態だと，
ラムダの実態(っていうの?)が６個できて，その６個全員が同一の変数 i を参照(という言葉でいいのか?)している．
iの値はforを実施しているスレッドの処理が進むにつれて変化していくから，各タスクがラムダを実行した際のiの値が出力される結果となる．
なので，タスクの実行がforの繰り返しが完全に終わった後であった場合，6が表示される．
「タスク」の存在はこの話と本質的に無関係なので取っ払うと，

var Delegs = new Action[6];
for( int i=0; i<6; ++i ){ Delegs[i] = ()=>{ Console.WriteLine( i ); }; }
foreach( var D in Delegs ){ D(); } //全部 6 が表示される

みたいな．

---

追記のリンク先に書かれている
> forループ内でローカル変数countを宣言してループカウンタを割り当て…
とした場合には，
６個のラムダの実態がそれぞれ個別の変数countを参照する形になるから，{0,1,2,3,4,5}が一回ずつ表示される．

[退会済みユーザー]

> fanaさん
>>ラムダの実態(っていうの?)が６個できて
ラムダの実態というとなんか変な感じがしますが、ラムダ式を実行するTaskが6つですね。
全てのTaskが同じ変数（どの時点での値かは不明）を見ているのと、各Taskがそれぞれのループで専用に確保された変数にコピーされた値（コピーされた値なのでその後は不動）を見ているという違いです。

[fana]

ありがとうございます．

（私の勝手な感覚だと，値型である i はコピーされてほしいなぁ，とか微妙に思う気がしないでもない…）

[退会済みユーザー]

今回はたまたまループカウンタを使用した例ですが、逆に変動する事が前提の変数を見ていると勝手にコピーされるとまずい、というケースはありそうです。

[nankoko]

>radianさん
Qiitaはradianさんが、わざわざ書いて頂いた記事とは気づきませんでした！　ありがとうございます！
同じ変数を見ているのと専用に確保された変数にコピーされた値を見てる違いと言うのは分かりやすいですね。
Parallelクラスなんて言う並列ループを実現する仕組みがあるとは!

[nankoko]

>fanaさん
var Delegs = new Action[6]の例は面白いですね。
なるほどぉ、「タスク」と「参照渡し」と2つの原因が混ざっててややこしいです。
確かに値型のintが、参照渡しになってるのはちょっと・・

[退会済みユーザー]

参照渡しになる訳ではないです。

[nankoko]

var Delegs = new Action[6];
for( int i=0; i<6; ++i ){ Delegs[i] = ()=>{ Console.WriteLine( i ); }; }
foreach( var D in Delegs ){ D(); } //全部 6 が表示される

これはiが、参照渡しだから6になるのでは無いのでしょうか？

[退会済みユーザー]

ラムダ式と変数の昇格
https://ufcpp.net/study/csharp/start/st_scope/?p=2#closure

[nankoko]

教えて頂いたサイトで勉強しました。

匿名関数が、forループのローカル変数iをキャプチャしたので
iは、ガベージコレクションされずに、最後は6になったまま残り続けた。

Taskは、呼び出し元のスレッドと同時（順不同？）に実行されるので
実行されたタイミングで、キャプチャしたiの値を見に行くので、上記のような結果になった

これであっているでしょうか？

[退会済みユーザー]

そのキャプチャされる動作というのが、先程のリンク先の記事にある匿名関数のコンパイル結果を読み進めると、どういう挙動をするのか良く判ります。

[nankoko]

Task.Runで、クロージャーが作成されたあとで
6になったiの値を見に行ってるのは、iの参照ではなく以下の理由なんですかね

https://ufcpp.net/study/csharp/sp2_anonymousmethod.html
＞＞「呼び出し元とクロージャ側とで、ローカル変数xの書き換え結果が共有される」

もう勝手にやってくれる事なので、
ここまで追わなくても良いかも知れませんけど難しいです。。

[退会済みユーザー]

ただ使うだけであれば、こういう風に使うとこうなる、という結果だけ知っていればよいのですが、何故そうなるかという部分まで理解しようと思うと、結構深い部分まで追う必要があり、確かに難しいと思います。

[nankoko]

元々タスクを勉強したかっただけなのに、気づけばいつの間にかクロージャとか思わぬ場所に笑
でもいつかジグソーパズルが繋がった瞬間みたいに、パッと理解が進む時がくる事を信じて勉強しておきます。

Answer 2

既に質問は閉まっていますが、下記についてこうプログラムが動きうるであろうストーリーの1例をシーケンス図で表現してみたので、載せておきます。

//結果（毎回バラバラ）

//1
//2
//2
//5
//6
//6

下記のタイミングに注目してください。

• Task.Run をするタイミング
• 各タスクが i を取得するタイミング
• i を Console.WriteLine で出力するタイミング

この図を通して伝えたいことは、まず Task を利用する事で各タスクやタスク外の処理がそれぞれ並列に動くことです。
そして、タスクに作業を配置(Task.Run)するタイミングと実際にタスクが処理(このプログラムでいうConsole.WriteLine)を行うタイミングは別であるということです。

少なくともそれ等のタイミングの間には隙間が存在するので、Task.Run したタイミングと Console.WriteLine したタイミングで i の値が変化することは至って普通の事象です。

また、タスクに委譲した作業が実際に処理されるタイミングはスレッドプールのみぞ知る、です。
スレッド プールとタスク

スレッドプールのスレッドが足りなくて新たなスレッドを内部で生成する場合なんかは時間がかかるかもしれません。スレッドの生成にはコストがかかります。
マネージド スレッド プール

スレッド プールの最小値に達すると、追加のスレッドが作成されるか、いくつかのタスクが完了するまで待機状態になります。

Comments

[BluOxy]

補足ですが、書いた図はあくまでイメージ図であって、100回中100回図のような動作をするというものではありません。
それぞれのタスクに委譲された作業が行われるタイミングによって、i の値は変わります。
例えば、Console.WriteLineの手前に数秒遅延処理を加えれば大体の場合は下記のように出力されるでしょう。
//結果
//6
//6
//6
//6
//6
//6

[nankoko]

うぉぉーーーこれは素晴らしいですねー！
Taskの教科書に載せたいレベルのクオリティ笑
Console.WriteLine(2)や、Console.WriteLine(6)が続けて実行されるのが、この図ではとてもわかりやすいです！

プログラムは必ずコード順に実行されるという固定概念があったので中々理解が出来ませんでした。
自分はスレッドとタスクの違いすら分からなかったんですが・・
スレッドを使い回すためにスレッドプールがあって、スレッドプールを使いやすくするためにタスクがあるんですね。
ありがとうございます！

Answer 3

そもそも、別タスクを非同期実行させるためにTask.Runさせるんでしょう。
それを忘れてはいけません

() => Console.WriteLine(i)

のタスクは、Task.Runで実行されるわけでなく、ただ非同期実行させるために登録されるだけです
それが実際に実行されるのはいつか、ってのを考えてみればどうでしょう

Comments

[nankoko]

お返事遅くなってすみません。
「Task.Runで実行されるわけでなく、ただ非同期実行させるために登録されるだけ」と言うのは
大変分かりやすい説明でした。
非同期実行という事が今までの延長線で考えても全く理解出来なかったので、助かりました
ありがとうございます！

Answer 4

6が出力される原因はforループを抜けて最後にi++された後のiが参照されて出力されているからです。

Task.Run(() => ...)が実行された時点で別スレッドでの処理が開始され、Main()が動作しているスレッドではない別のスレッドで非同期的にConsole.WriteLine(i)が実行されます。

[追記]質問の方にTask/非同期以前に変数の生存期間に対する理解不足があると認識できてませんでした。以下の回答は取り消したいと思います。

Task.Runで非同期処理させた内容を待機するにはasync/awaitを利用することで非同期処理を同期的に扱うことができます。

class prog {

    static async Task Main() {

        for(int i=0; i<6; i++){
            await Task.Run(() => Console.WriteLine(i));    
        }
        Console.ReadLine();
    }
}

というように非同期での出力処理をawaitで待機させることで0~5まで順番に出力させられます。

参考: async および await を使用した非同期プログラミング

Comments

[退会済みユーザー]

出力結果自体は確かに順番にはなりますが、単なる同期処理になってしまうのでTaskを使用する意味がなくなり本末転倒です。

[tor4kichi]

質問趣旨を「Taskの挙動がわからない」ということだろうと捉えて回答したんですが、本末転倒とまで言われるのは心外ですねぇ。

[退会済みユーザー]

気を悪くされたなら申し訳ないですが、4行目までの回答なら問題ないと思うのですが、その後間違った解決方法を提示しているからマイナスが付いてるのだと思います。（ちなみに私がマイナスを付けた訳ではないです）

[Zuishin]

質問者さんが並列処理について学ぼうとしているのであれば、並列化できていない解決法は本末転倒と言われても仕方ないと思います。

クロージャについて学ぼうとしているのであれば回答になっていますが、クロージャについて理解できるだけの情報量はありません。

私自身は低評価はしていませんが、とりあえず動くコードを出しましたという回答にしか見えないので、高評価か低評価かと言われれば低評価になります。

[nankoko]

お返事大変遅くなってすみません！
自分にとってTaskはかなり難しくて、教えていただい事をヒントに勉強してまして
追加で質問したい事もあったのですが、まだまだ時間もかかりそうなので先にお礼をお伝えします。tor4kichiさんのアドバイスは自分には十分参考になりました！
とても丁寧な説明を頂けたので理解の浅い自分でも分かりやすかったです。
またこちらで質問させていただく事がありましたらよろしくお願い致します！

[Zuishin]

このようなことが起きるのはクロージャの変数キャプチャで説明できます。Task 特有の性質ではなく、Task 生成に引数として渡されたデリゲートに属する問題です。

この回答で本当に理解できたのなら私の書いていることがわかると思いますが、おそらくはチンプンカンプンだろうと思います。

質問者さんは大きく道を外れたにも関わらず「完全に理解した」と思ってしまったため、有害な回答として低評価します。

[nankoko]

Zuishinさん、クロージャと、変数キャプチャを教えて頂きありがとうございます！
ちょっと勉強しましたが、分かったような分からないよな
内部で自動でやってくれてる事なので理解しても忘れてしまいそうですが・・
Taskと含めて勉強して行こうと思います。