摘要：在异步编程或长时间运行的操作中，任务取消机制是保证系统响应性和资源管理的关键组件。C# 的 CancellationToken 提供了一种标准化的协作式取消模式，其核心实现逻辑基于"请求-响应"机制，通过轻量级的信号传递实现跨线程的任务终止。以下从技术实现角度
在异步编程或长时间运行的操作中，任务取消机制是保证系统响应性和资源管理的关键组件。C# 的 CancellationToken 提供了一种标准化的协作式取消模式，其核心实现逻辑基于"请求-响应"机制，通过轻量级的信号传递实现跨线程的任务终止。以下从技术实现角度探讨其核心机制与典型应用场景。
传播机制与对象生命周期
CancellationToken 本质是对 CancellationTokenSource 状态的一个只读视图。当调用 CancellationTokenSource.Cancel 时，所有关联的 Token 都会接收到取消信号。这种设计实现了取消源的集中控制，典型应用模式是通过方法参数将 Token 传递给需要支持取消的操作：
public async Task ProcessDataAsync(Stream input,CancellationToken cancellationToken)var buffer = new byte[4096];while (await input.ReadAsync(buffer, 0, buffer.Length, cancellationToken) > 0)cancellationToken.ThrowIfCancellationRequested;await ParseBufferAsync(buffer, cancellationToken);响应式终止模式操作代码应周期性地检查 IsCancellationRequested 属性或调用 ThrowIfCancellationRequested 方法。后者会抛出 OperationCanceledException 实现快速失败，相较于返回码方式，异常机制能更有效地穿透多层调用栈。在异步迭代场景中，应将 Token 传递给所有支持取消的异步 API，如示例中的 ReadAsync 和 ParseBufferAsync。
资源清理规范
当取消发生时，必须确保及时释放非托管资源。推荐采用 Register 方法注册回调函数：
var cts = new CancellationTokenSource;using (var resource = new UnmanagedResource)cts.Token.Register( =>resource.Cleanup;Logger.Log("Resource released during cancellation");await LongRunningOperationAsync(resource, cts.Token);该模式保证即使操作被提前终止，资源清理逻辑也会可靠执行。注意回调函数应设计为线程安全且避免长时间阻塞。
复合取消策略
复杂系统常需要组合多个取消条件。通过 CancellationTokenSource.CreateLinkedTokenSource 可创建组合 Token：
var timeoutToken = new CancellationTokenSource(TimeSpan.FromSeconds(30)).Token;var linkedTokenSource = CancellationTokenSource.CreateLinkedTokenSource(timeoutToken,userRequestedToken);tryawait ProcessWithTimeoutAsync(linkedTokenSource.Token);catch (OperationCanceledException) when (timeoutToken.IsCancellationRequested)HandleTimeout;此示例创建了30秒超时与用户手动取消的联合条件，异常过滤器可精确识别取消根源。注意链式 Token 会继承所有父 Token 的取消状态。
异常处理规范
捕获 OperationCanceledException 时应尽量限定具体 Token：
tryawait operationTask;catch (OperationCanceledException ex)when (ex.CancellationToken == specificToken)HandleSpecificCancellation;这种模式避免意外捕获其他上下文的取消异常。对于 Task.WhenAny 场景，应注意处理已完成任务的异常：
var downloadTask = DownloadAsync(cts.Token);var timeoutTask = Task.Delay(Timeout.Infinite, cts.Token);var completedTask = await Task.WhenAny(downloadTask, timeoutTask);if (completedTask == timeoutTask)cts.Cancel;throw new TimeoutException;return await downloadTask; // 重新抛出可能存在的取消异常API 设计准则公开的异步方法应始终提供 CancellationToken 参数，默认值建议设为 default 而非 CancellationToken.None，前者允许调用者使用 [EnumeratorCancellation] 特性：
public async IAsyncEnumerable StreamDataAsync([EnumeratorCancellation] CancellationToken cancellationToken = default)while (!cancellationToken.IsCancellationRequested)yield return await FetchNextitemAsync(cancellationToken);对于不支持取消的遗留代码集成，可通过轮询机制实现基本支持：
await Task.Run( =>foreach (var item in items)cancellationToken.ThrowIfCancellationRequested;LegacyProcessing(item);}, cancellationToken);调试与诊断在 Visual Studio 调试器中，可通过 Debugger.Break 与 Token 注册结合实现取消断点：
cts.Token.Register( => Debugger.Break);对于生产环境，建议在取消回调中记录堆栈跟踪：
cts.Token.Register( =>Logger.Log($"Cancellation triggered at:\n{Environment.StackTrace}"));性能优化考量高频循环中应适度控制取消检查频率，例如每千次迭代检查一次。对于性能敏感路径，可通过 UnsafeRegister 避免 ExecutionContext 捕获：
cts.Token.UnsafeRegister(static state =>// 快速清理逻辑}, null);此方法需确保回调不依赖调用上下文。对于长期运行的 Token，应考虑使用 CancellationTokenSource.Dispose 及时释放资源。
遵循这些实现模式可构建响应迅速、资源安全的取消系统，使应用程序能够优雅处理用户中断、系统超时等终止场景，同时保持代码的可维护性与诊断能力。关键要点在于严格实施 Token 传播、可靠执行资源清理、精确处理取消异常，并根据具体场景选择合适的取消策略组合。
来源：真心教育