Taskflow：子流任务（Subflow Tasking）

news2024/11/28 20:57:25

创建Subflow

DAG任务中，有一种常见的场景，一个任务可能在执行期间产生新的任务，然后紧接着执行新任务。 之前提到的静态图就没有办法实现这样一个功能了，所以Taskflow提供了另一种流的节点：Subflow，Subflow的API与Taskflow无异，但又可以作为Taskflow的一个节点。

比如描述如下依赖图：
在这里插入图片描述

#include <memory>
#include <taskflow/taskflow.hpp>
int main() {
    tf::Executor executor; 
    tf::Taskflow taskflow;

    tf::Task A = taskflow.emplace([] () {}).name("A");  // static task A
    tf::Task C = taskflow.emplace([] () {}).name("C");  // static task C
    tf::Task D = taskflow.emplace([] () {}).name("D");  // static task D

    // 通过lambda创建subflow
    // 开始执行的时候，会创建一个subflow，然后通过引用传给lambda
    // 只有当本subflow执行完成之后，才会执行taskflow
    tf::Task B = taskflow.emplace([] (tf::Subflow& subflow) { 
        tf::Task B1 = subflow.emplace([] () {}).name("B1");  // subflow task B1
        tf::Task B2 = subflow.emplace([] () {}).name("B2");  // subflow task B2
        tf::Task B3 = subflow.emplace([] () {}).name("B3");  // subflow task B3
        B1.precede(B3);  // B1 runs bofore B3
        B2.precede(B3);  // B2 runs before B3
    }).name("B");

    A.precede(B);  // B runs after A
    A.precede(C);  // C runs after A
    B.precede(D);  // D runs after B
    C.precede(D);  // D runs after C

    taskflow.dump(std::cout);      // 在执行前，subflow无法展开，subflow只会显示节点B
    executor.run(taskflow).get();  // execute the graph to spawn the subflow

    taskflow.dump(std::cout);      // 执行完毕后，才可以完全展开
    return 0;
}

在run之前dump，subflow只会被当作普通节点：

在这里插入图片描述

在run之后调用，subflow被展开，得到真正的依赖图：
在这里插入图片描述

Join a Subflow

Subflow 在离开其上下文时默认调用join，表示需要把subflow中的task执行完，才完成subflow的执行。同时，还可以在上下文中显式调用join，来完成递归模式：

#include <memory>
#include <taskflow/taskflow.hpp>


// 递归计算斐波那契数列
int spswm(int n, tf::Subflow& sbf) {
    if(n < 2) return n;
    int res1 = 0, res2 = 0;

    // 生成两个递归子任务.
    sbf.emplace([&res1, n](tf::Subflow& sbf_inner){
        res1 = spswm(n-1, sbf_inner);
    }).name("sub Task:_"+std::to_string(n-1));
    sbf.emplace([&res2, n](tf::Subflow& sbf_inner){
        res2 = spswm(n-2, sbf_inner);
    }).name("sub Task:_"+std::to_string(n-2));

    // 显式调用join，得到两个子任务的返回值
    sbf.join();
    return res1 + res2; 
}
int main() {
    tf::Executor executor; 
    tf::Taskflow taskflow;

    int res = 0; // 用于存放最后的结果
    taskflow.emplace([&res](tf::Subflow& sbf){
        res = spswm(5, sbf); // 计算5的斐波那契数
    }).name("main Task");

    executor.run(taskflow).wait();
    std::cout << "5的斐波那契数：" << res << std::endl;

    taskflow.dump(std::cout);    
    return 0;
}

调用图如下：

在这里插入图片描述

Detach a Subflow

和线程一样，Subflow 可以Detach出去，单独执行（并最后被主Taskflow Join）

#include <taskflow/taskflow.hpp>

int main() {
    tf::Executor executor; 
    tf::Taskflow taskflow;
    tf::Task A = taskflow.emplace([] () {}).name("A");  // static task A
    tf::Task C = taskflow.emplace([] () {}).name("C");  // static task C
    tf::Task D = taskflow.emplace([] () {}).name("D");  // static task D

    tf::Task B = taskflow.emplace([] (tf::Subflow& subflow) { 
    tf::Task B1 = subflow.emplace([] () {}).name("B1");  // static task B1
    tf::Task B2 = subflow.emplace([] () {}).name("B2");  // static task B2
    tf::Task B3 = subflow.emplace([] () {}).name("B3");  // static task B3
        B1.precede(B3);    // B1 runs bofore B3
        B2.precede(B3);    // B2 runs before B3
        subflow.detach();  // 分离出Taskflow，单独执行
    }).name("B");

    A.precede(B);  // B runs after A
    A.precede(C);  // C runs after A
    B.precede(D);  // D runs after B
    C.precede(D);  // D runs after C

    executor.run(taskflow).wait();
    taskflow.dump(std::cout);    
    return 0;
}

最终结构如下：
在这里插入图片描述

detach出去的Subflow是临时的，所以，如果执行的是run_n, ABCD四个节点只会构造一次，但是subflow会被构造多次：

#include <taskflow/taskflow.hpp>

int main() {
    tf::Executor executor; 
    tf::Taskflow taskflow;
    tf::Task A = taskflow.emplace([] () {}).name("A");  // static task A
    tf::Task C = taskflow.emplace([] () {}).name("C");  // static task C
    tf::Task D = taskflow.emplace([] () {}).name("D");  // static task D

    tf::Task B = taskflow.emplace([] (tf::Subflow& subflow) { 
    tf::Task B1 = subflow.emplace([] () {}).name("B1");  // static task B1
    tf::Task B2 = subflow.emplace([] () {}).name("B2");  // static task B2
    tf::Task B3 = subflow.emplace([] () {}).name("B3");  // static task B3
        B1.precede(B3);    // B1 runs bofore B3
        B2.precede(B3);    // B2 runs before B3
        subflow.detach();  // 分离出Taskflow，单独执行
    }).name("B");

    A.precede(B);  // B runs after A
    A.precede(C);  // C runs after A
    B.precede(D);  // D runs after B
    C.precede(D);  // D runs after C

    executor.run_n(taskflow, 5).wait();
    assert(taskflow.num_tasks() == 19);
    taskflow.dump(std::cout);
    return 0;
}

在这里插入图片描述

嵌套子图

Subflow 支持递归，也支持嵌套：

#include <taskflow/taskflow.hpp>

int main() {
    tf::Taskflow taskflow;

    tf::Task A = taskflow.emplace([] (tf::Subflow& sbf){
        std::cout << "A spawns A1 & subflow A2\n";
        tf::Task A1 = sbf.emplace([] () {
            std::cout << "subtask A1\n";
        }).name("A1");

        tf::Task A2 = sbf.emplace([] (tf::Subflow& sbf2){
            std::cout << "A2 spawns A2_1 & A2_2\n";
            tf::Task A2_1 = sbf2.emplace([] () {
                std::cout << "subtask A2_1\n";
            }).name("A2_1");
            tf::Task A2_2 = sbf2.emplace([] () {
                std::cout << "subtask A2_2\n";
            }).name("A2_2");
            A2_1.precede(A2_2);
        }).name("A2");
        A1.precede(A2);
    }).name("A");

    // execute the graph to spawn the subflow
    tf::Executor().run(taskflow).get();
    taskflow.dump(std::cout);
}

在这里插入图片描述

同样，也可以detach 子图的子图，独立执行，最终都会被master Taskflow 统一Join（类似进程与子进程的关系）

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