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深入解析 Task.Factory.ContinueWhenAll:并行任务汇总与延续机制
2026/10/6 4:33:26 网站建设 项目流程

在 .NET 的任务并行库(TPL)里,Task.Factory.ContinueWhenAll这几个字,我最早是在一份老代码里看到的。那时候我刚接手一个报表服务,里面同时开了七八个Task去拉不同数据源,拉完之后还要等全部返回再汇总。原代码就是用ContinueWhenAll写的,第一眼看上去挺绕,但搞明白之后,最大的感受是:这东西把“等待所有任务完成然后再处理”这件事,从“阻塞等待”变成了“回调式的延续”,在复杂并行流程里非常实用。

如果你写过 .NET 的并发代码,应该知道Task本身能并发执行,但真正麻烦的是多个任务之间的配合。ContinueWhenAll解决的问题可以一句话概括:给一组 Task 安排一个“等你们都跑完才执行”的后续任务。它适合需要把多个并行结果的最后统一收口的场景,比如聚合接口、批量报表、分布式文件收集等等。无论你是刚接触 TPL 的新手,还是想优化老代码的资深开发,都值得把它的重载、调度行为和异常处理弄清楚。

1. 为什么需要“等所有任务完成后再做一件事”

1.1 从顺序编程到并行编程的思维转变

在单线程顺序代码里,流程是线性的:先做 A,再做 B,再做 C。如果 A、B 没有依赖,按顺序做就是浪费时间。举个最常见的例子:一个订单详情页需要调用用户服务拿用户信息,再调用库存服务拿库存,再调用折扣服务算价格。这三个调用谁先谁后都不影响最终结果。你用普通代码写,先请求用户、等返回,再请求库存、等返回,最后请求折扣,总耗时几乎是三个接口耗时之和。

并行编程的思路是:把没有依赖关系的 A、B、C 同时丢出去跑,然后在某个汇合点等它们都回来,再统一处理。这个汇合点就是“任务延续”的用武之地。TPL 提供了多种汇合方式:Task.WaitAll会阻塞当前线程直到全部完成;Task.WhenAll返回一个可等待的Task;而Task.Factory.ContinueWhenAll则是“为这批任务挂一个后续动作”,后续动作在前置任务全部完成之后自动启动。它是回调式的,不占用当前线程去等。

为什么这一点重要?因为“不阻塞线程”意味着在等待期间,线程池可以做别的事。对于服务端程序,线程是宝贵资源;如果每个请求都用一个线程卡在WaitAll上,高并发时线程池很容易被打满。ContinueWhenAll让等待过程变成线程池上的一个调度事件,思路完全不同。

1.2 ContinueWhenAll 到底解决什么问题

用生活化类比来说:你不是自己坐在前台等所有同事交周报,而是给“自动汇总程序”设了一个触发器,只要所有周报邮件到达,汇总程序就自动开工。ContinueWhenAll就是这个触发器,前置任务是那几封邮件,后续动作是汇总周报。

具体到代码上,如果你有一组Task,想在所有任务都进入 Completed 状态后执行一段逻辑,最笨的办法是:

Task[] tasks = { DoWork1(), DoWork2(), DoWork3() }; Task.WaitAll(tasks); // 阻塞当前线程 // 然后逐个拿结果处理

这样做的坏处是当前线程被白白占用。如果当前线程是 UI 线程,界面会卡住;如果当前线程是服务端请求线程,阻塞依然会影响并发伸缩性。ContinueWhenAll的做法是:

Task.Factory.ContinueWhenAll(tasks, completedTasks => { // 当前线程不会被阻塞,等 tasks 全部结束后自动执行 });

它解决的核心问题有两层:一是把“等待”从同步行为变成异步延续,二是把“多任务后的统一处理逻辑”作为一种可调度的任务注册到 TPL 里。这样,延续任务可以被取消、被限定在特定调度器上执行、可以被继续追加延续,形成一条完整的任务流水线。理解这一点,才算真正掌握了这个方法的定位。

2. Task.Factory.ContinueWhenAll 的核心机制与重载

2.1 方法签名与参数含义

Task.Factory本身是 TPL 里的TaskFactory类型实例,默认使用了线程池调度器。ContinueWhenAll是TaskFactory提供的一个实例方法,不是静态方法,所以你经常看到Task.Factory.ContinueWhenAll(...)这样的调用。要理解它的重载,先要分清几个关键参数:

参数含义常见注意事项
tasks前置任务数组,类型是 Task[]不能为 null,不能包含 null,不能为空数组
continuationAction所有任务完成后要执行的回调,类型是 Action<Task[]>回调参数中会传入已完成的前置任务数组
cancellationToken取消标记如果延续任务已启动,取消只会标记状态,不一定能阻止内部代码执行
continuationOptions任务延续选项可以过滤触发条件,比如只在全部成功时触发
scheduler延续任务使用的 TaskScheduler默认是线程池调度器,UI 线程需要显式指定同步上下文调度器

其实ContinueWhenAll的重载非常多,既有 Action 版本也有 Func 版本。Action 版本用于“执行一段操作”,Func 版本用于“延续出一个带返回值的新 Task”。还有泛型版本,专门处理Task<T>数组,这样你在延续回调里可以直接使用强类型结果,省去大量类型转换。

举个实际重载的签名例子:

public Task ContinueWhenAll( Task[] tasks, Action<Task[]> continuationAction )

对应的泛型版本:

public Task ContinueWhenAll<TAntecedent>( Task<TAntecedent>[] tasks, Action<Task<TAntecedent>[]> continuationAction )

泛型版本要求数组里的任务都返回同一种结果类型,这在你并行启动多个相同类型的查询时特别顺手。如果前置任务类型不同,就退化到非泛型版本,在回调里用tasks[i]做类型转换。这个“类型不同”的情况在真实业务里很常见,我在下一章详细写代码。

2.2 延续任务在哪个线程上执行

延续任务的执行线程取决于你传给ContinueWhenAll的 scheduler 参数。默认情况下,如果你没有显式传 scheduler,Task.Factory使用的是线程池调度器,所以延续任务会在线程池线程上执行,而不是在创建 Task 的原始线程上执行。

这里有个新手很容易犯的直觉错误:以为延续任务会“回到原来发起调用的线程”。不会的。在 WinForms/WPF 里,如果你在 UI 事件处理器中调用ContinueWhenAll,默认情况下延续任务在线程池线程上跑,直接在里面操作 UI 控件会抛异常。正确做法是把 UI 同步上下文对应的TaskScheduler传给 continuation 参数,比如:

var uiScheduler = TaskScheduler.FromCurrentSynchronizationContext(); Task.Factory.ContinueWhenAll(tasks, completedTasks => { label.Text = "全部完成"; }, CancellationToken.None, TaskContinuationOptions.None, uiScheduler);

这段代码会在 UI 线程上恢复同步上下文,从而安全地更新界面。如果你用async/await,这些细节通常由编译器帮你处理,但用ContinueWhenAll就是显式控制,你得知道水有多深。

还有TaskContinuationOptions.ExecuteSynchronously。这个选项的意思是:让延续任务在最后一个前置任务完成的那条线程上直接执行,而不是重新排队到线程池。听起来高效,但风险不小。如果前置任务正好在 UI 线程上完成,延续任务就会在 UI 线程上执行;如果前置任务在线程池线程上完成,延续任务也在线程池线程上执行。它适合非常短、且没有阻塞操作的延续逻辑,用不好会影响线程池的调度平衡,甚至出现隐藏的重入问题。我的建议是:默认别用它。

2.3 返回值、Task 和 Task 的处理

ContinueWhenAll本身返回一个新的Task对象,这个新Task代表“延续任务”的生命周期。你可以继续对它调用ContinueWhenAll/ContinueWhenAny,从而形成一条延续链。也可以把它塞进数组,成为另一组ContinueWhenAll的前置任务。这是 TPL 组合性的体现。

如果延续逻辑要产生一个结果,应该使用带Func参数的重载。例如:

Task<Summary> summaryTask = Task.Factory.ContinueWhenAll<DataItem, Summary>( dataTasks, completed => BuildSummary(completed.Select(t => t.Result).ToArray()) );

这里的dataTasks是Task<DataItem>[],延续回调接收Task<DataItem>[],你可以安全地读取每个Result,然后返回一个Summary。注意带返回值时回调不是Action而是Func<..., TResult>。这样得到的summaryTask本身也是一个Task<Summary>,后续还可以继续延续,组合出很复杂的流程。

有一个细节值得提醒:不管前置任务最终是成功、失败还是被取消,只要它们全部到达终态,延续 Action 都默认会执行。也就是说,你必须在延续回调里自己检查每个 task 的Status或捕获Result抛出的异常。很多人第一版代码直接在回调里取t.Result,一旦某个前置任务抛异常,延续任务就会跟着变Faulted,而且异常信息特别难查。这个问题在第 4 章展开说。

3. 实操:用 ContinueWhenAll 组装并行流水线

3.1 场景设计:并发请求多个接口,汇总结果

我拿一个比较常见的服务端场景来讲:订单详情聚合。假设我们有三个独立的数据服务,分别是用户信息、库存状态、优惠折扣。接口返回类型各不相同,分别是UserInfo、StockStatus、DiscountPolicy。业务要求是三个数据全部到位后,拼装出一个OrderDetailViewModel并返回给上层。

如果三个服务都很快倒也罢了,最怕其中有一个特别慢,串行调用的总耗时是三者之和,用户要等很久。并行发起的话,总耗时只约等于最慢的那个服务。这正是ContinueWhenAll的价值场景:发起三个互不依赖的 Task,然后用一个延续任务聚合结果。

这里有个小问题:三个 Task 返回类型不同,所以无法直接用泛型版本ContinueWhenAll<TAntecedent>。实际工程里我见过两种处理:一是把三者包装成同一个类型,二是直接用非泛型Task[],在延续回调里手动拆箱。下面我用后一种,因为代码更贴近原始状态,也更方便看到类型处理细节。

3.2 完整代码实现与逐行说明

先定义三个数据模型和模拟的获取方法。真实项目里这些方法内部是HttpClient调用,这里为了示例清晰,用Task.Delay模拟网络耗时。

public class UserInfo { public int UserId { get; set; } public string Name { get; set; } } public class StockStatus { public int ProductId { get; set; } public int Count { get; set; } } public class DiscountPolicy { public decimal Rate { get; set; } } private static async Task<UserInfo> FetchUserAsync(int userId) { await Task.Delay(300); // 模拟网络请求 return new UserInfo { UserId = userId, Name = "Alice" }; } private static async Task<StockStatus> FetchStockAsync(int productId) { await Task.Delay(500); return new StockStatus { ProductId = productId, Count = 20 }; } private static async Task<DiscountPolicy> FetchDiscountAsync(int userId) { await Task.Delay(200); return new DiscountPolicy { Rate = 0.85m }; }

然后在一个入口方法里同时发起三个任务:

public Task BuildOrderSummaryAsync(int userId, int productId) { Task<UserInfo> userTask = FetchUserAsync(userId); Task<StockStatus> stockTask = FetchStockAsync(productId); Task<DiscountPolicy> discountTask = FetchDiscountAsync(userId); Task summaryTask = Task.Factory.ContinueWhenAll( new Task[] { userTask, stockTask, discountTask }, completedTasks => { var user = ((Task<UserInfo>)completedTasks[0]).Result; var stock = ((Task<StockStatus>)completedTasks[1]).Result; var discount = ((Task<DiscountPolicy>)completedTasks[2]).Result; Console.WriteLine($"用户 {user.Name} 购买商品 {stock.ProductId}," + $"库存 {stock.Count},折扣 {discount.Rate:P0}"); }); return summaryTask; }

这里我用new Task[] { userTask, stockTask, discountTask }把三个不同类型的任务放进一个数组。注意在调用FetchUserAsync等方法时,只要方法内部不阻塞、没有用同步方式等待,这三个请求实际上已经同时发出去了。Task 在方法调用返回时就已经处于运行状态,并不需要额外Start。

延续回调里的completedTasks数组顺序和传入时一致。这里我直接通过类型转换(Task<UserInfo>)completedTasks[0]拿回原始 Task,再访问Result。由于这个回调触发前提是全部任务都已完成,所以访问Result不会阻塞等待。但正如前面说的,如果某个提前失败了,直接访问Result会把异常抛出来,导致 summaryTask 变成Faulted。这个问题马上处理。

这段代码最核心的思维是:BuildOrderSummaryAsync自己不等待任务完成,它只是把“数据都到齐之后该干什么”注册成延续任务,然后立刻把 summaryTask 返回给上层。上层可以继续await这个 summaryTask,或者再把它交给其他延续逻辑。这就是和普通串行代码最大的区别。

3.3 进阶:带取消支持和异常处理的版本

上面示例有个隐患:如果在 Fetch 阶段某个任务抛异常,ContinueWhenAll仍然会执行延续,延续里取Result就会抛异常。更麻烦的是,这个异常发生在延续回调里,summaryTask 变成 Faulted,但具体是“哪个前置任务出的错”就不直观了。

推荐的做法是在延续回调里先检查一遍状态,再做聚合。同时,如果调用方想中途取消整个流程,可以用CancellationTokenSource把取消标记传给ContinueWhenAll。来看一个更健壮的版本:

public Task BuildOrderSummaryAsync(int userId, int productId, CancellationToken ct) { Task<UserInfo> userTask = FetchUserAsync(userId); Task<StockStatus> stockTask = FetchStockAsync(productId); Task<DiscountPolicy> discountTask = FetchDiscountAsync(userId); Task summaryTask = Task.Factory.ContinueWhenAll( new Task[] { userTask, stockTask, discountTask }, completedTasks => { // 先检查有没有失败或被取消的任务 foreach (var task in completedTasks) { if (task.Status == TaskStatus.Faulted) { throw task.Exception ?? new Exception("任务失败"); } if (task.IsCanceled) { throw new TaskCanceledException(task); } } var user = ((Task<UserInfo>)completedTasks[0]).Result; var stock = ((Task<StockStatus>)completedTasks[1]).Result; var discount = ((Task<DiscountPolicy>)completedTasks[2]).Result; Console.WriteLine($"用户 {user.Name} 购买商品 {stock.ProductId}," + $"库存 {stock.Count},折扣 {discount.Rate:P0}"); }, ct, TaskContinuationOptions.None, TaskScheduler.Default); return summaryTask; }

这里把CancellationToken放在倒数第二个参数,后面还可以指定TaskContinuationOptions和TaskScheduler。如果在任务完成前调用方取消了 ct,延续任务不会启动,summaryTask 会变成Canceled状态。注意,取消并不能阻止三个 Fetch 任务本身继续运行,只能取消“汇总”这个延续动作。要真正取消网络请求,需要把同一个 ct 传给HttpClient的一系列方法,那是另一个话题。

用TaskContinuationOptions.OnlyOnRanToCompletion可以避免手动检查状态,但代价是只要有一个前置任务没成功,延续就不会执行,而且你还需要额外注册一个NotOnRanToCompletion的延续来处理异常,否则异常会变成“被忽略的任务异常”。实际项目里我更倾向于手动检查状态,因为代码更透明,也方便针对失败任务做降级。

4. 踩坑记录与排查技巧

4.1 延续任务不执行?先检查依赖任务的状态

遇到“延续代码没反应”的情况,第一件事不是怀疑框架,而是看前置任务数组里有没有任务处于永远不会完成的状态。ContinueWhenAll的触发条件是“所有任务完成”,注意“完成”包含成功、失败、取消三个终态。如果某个任务被设计成长期循环或等待某个信号,它不进入终态,延续就永远不跑。

我自己踩过最典型的一个坑:某同事在外部事件循环里创建了一个 Task,但是没有正确启动,只是new Task(...)而没有.Start()。虽然 TPL 里Task.Run和Task.Factory.StartNew都是自动启动,但裸new Task返回的状态是Created,不是Scheduled,更不是Completed。把这种任务放进ContinueWhenAll的数组,延续任务就一直挂着。排查了很久才发现,最后用TaskStatus打印各个任务状态,一下就看明白了。

还有一个非常隐蔽的坑:把 async 方法和普通方法搞混。如果你向数组里放了一个async void方法返回的“伪 Task”,或者放的其实是 Task 的包装对象而不是真正会完成的那个任务,也会出现类似情况。我的建议是:打印日志时把每个前置任务的 Id、Status、Exception 全打出来,不要盲目猜测。

4.2 死锁陷阱:在 UI 线程上调用 Wait 的后果

在 WinForms、WPF 这类有SynchronizationContext的 UI 程序里,一个经典死锁是这么产生的:UI 线程启动了几个后台任务,然后调用ContinueWhenAll(...).Wait()想阻塞等待结果。如果延续任务使用了 UI 调度器,那延续任务需要回到 UI 线程执行,但 UI 线程正被Wait()卡住,两边互相等,死锁。

即便不加 UI 调度器,如果你的延续逻辑里通过某种方式又调用了 UI 线程的 Invoke,同样可能死锁。解决办法很直接:在 UI 层不要用“同步阻塞等待 + 延续”的组合,而是用async/await的await Task.WhenAll(...),再在 await 之后更新 UI。async/await设计目的就是避免这种同步上下文死锁,也能让代码顺序读起来非常自然。

如果你非要在 WinForms 里用ContinueWhenAll更新 UI,记得把TaskScheduler.FromCurrentSynchronizationContext()显式传给 scheduler 参数,并且绝对不要在 UI 线程上Wait。最好是直接让延续任务只做计算,计算完再通过SynchronizationContext.Post切回 UI 线程。多绕一道,反而安全。

4.3 “捕获变量”与闭包陷阱

延续回调是延迟执行的,所以闭包里捕获的变量不能想当然认为“执行时还等于创建时的值”。最经典的影子就是循环变量:

for (int i = 0; i < 5; i++) { int index = i; // 用局部变量捕获 Task task = Task.Run(() => DoWork(index)); }

在 C# 5 之后,foreach的迭代变量已经做了特殊处理,但for循环的变量依然需要你手动复制。如果你在循环里为每一轮创建任务,并用ContinueWhenAll统一延续,延续回调里想捕获 index,很可能拿到的是循环结束后的最终值。这个坑不是ContinueWhenAll独有的,但因为它天然鼓励“一组任务 + 一个回调”的写法,闭包捕获出现频率特别高。

我的处理习惯是:每个任务都用一个专门的局部变量来捕获该轮数据;如果回调需要知道“这个结果属于哪个请求”,尽量把请求参数和 Task 一起封装到一个小类里,而不是靠闭包去记位置。顺序数组虽然能保证下标一致,但一旦数组被重排、过滤,代码就很容易错位。

4.4 不要混淆 ContinueWhenAll 和 Task.WhenAll

很多新人在看过几篇博客后,会把ContinueWhenAll和Task.WhenAll当成同一种东西,实际它们定位差异很大。Task.WhenAll是一个静态方法,返回单个 Task,专门为async/await设计;你可以在 async 方法里写:

var results = await Task.WhenAll(userTask, stockTask, discountTask);

然后顺序读取 results 数组。编译器会把 await 后面的代码变成延续,但你在源码层面看到的是线性结构,不需要写回调。ContinueWhenAll则更“原始”,它是让调用者显式注册一个回调 Task,适合不使用async/await的代码路径,也适合需要在延续任务上叠加更多 TPL 选项的场合。

用表格对比一下:

对比项Task.WhenAllTask.Factory.ContinueWhenAll
使用方式通常在 async 方法中 await注册回调,返回延续 Task
代码风格线性直观回调式,适合构建任务链
异常处理await 后直接 try/catch需要在回调内检查任务状态
调度控制延续由 await 捕获的上下文决定可以显式传 scheduler
取消支持await 上下文和 CancellationToken直接传 CancellationToken 和选项
适合场景现代异步业务代码调度器、任务链、动态延续等底层场景

一句话总结:能用await Task.WhenAll的代码,优先用Task.WhenAll,代码会更易读;如果你在写比较底层的任务协调逻辑,比如自己封一个调度中间件,那ContinueWhenAll才是合适工具。

5. 性能和资源使用的几个经验

5.1 延续任务默认调度器与线程池行为

要理解ContinueWhenAll的性能特性,就要先理解 Task 调度。TaskScheduler决定一个 Task 在哪里执行。默认不传 scheduler 时,Task.Factory使用的是线程池调度器,所以每个延续任务都会在线程池上排队执行,会占用一个线程池线程。如果延续任务里再调用阻塞方法,比如.Wait()、Task.Result(前提是任务未完成),线程就会被白白占住。

很多人听说“TPL 性能好”,结果写出来的代码还是大量阻塞,线程池很快被耗尽,最后表现反而不如串行。我的建议是:延续任务内部尽量只做 CPU 轻量级计算,不要在延续里再去同步等待其他异步操作。如果后续还有异步操作,要么继续用 async 方法并返回 Task,让 TPL 继续组合;要么用ContinueWhenAll再做一层延续。把阻塞和等待都改成异步延续,线程池利用率才会高。

另外,TaskContinuationOptions.ExecuteSynchronously看起来能省一次线程切换,但你真用它的时候,要考虑调用链的隐蔽影响。它会让延续任务在“完成最后一个前置任务”的线程上同步运行,如果这个线程同时还在处理其他逻辑,延续任务插进去会干扰原有逻辑的时序。多数场景下,默认的线程池调度就够了,不要为了微小的性能提升引入复杂的执行顺序问题。

5.2 大批量任务时继续用数组还是分开写?

当你有几十个、上百个同类型任务时,你当然不可能一个个变量来接收。通常做法是用一个List<Task<T>>或数组存放任务,最后统一传入ContinueWhenAll。比如收集一批用户 ID,每个 ID 发一个请求,最后合并:

var tasks = userIds.Select(id => FetchUserAsync(id)).ToArray(); Task.Factory.ContinueWhenAll(tasks, completed => { var users = completed .Select(t => ((Task<UserInfo>)t).Result) .ToList(); // 统一处理 users });

这里要注意,Select里调用 async 方法会立即启动每个任务,数组长度就是任务数量。如果 userIds 特别大,比如上万,一次性创建上万个 Task 本身也有开销,可能还不如分批处理。一般几百个以内问题不大,但别把ContinueWhenAll当成分布式任务框架来用,它不是用来调度海量小任务的,更不应该被用来做类似“一批任务结束后自动启动下一批”的循环。真有那种需求,应该用Parallel.ForEachAsync或者有界并发调度器。

还有一点容易被忽略:当 tasks 数组很长时,ContinueWhenAll内部会注册一个 continuation 来监听每个任务的完成,这个开销与任务数成正比。所以,如果你的任务数量已经大到感觉不对劲,先考虑分批或者用更专门的工具。

5.3 与 async/await 对比:什么时候不该用 ContinueWhenAll

在 .NET 的现代代码风格里,async/await是绝对的主流,我个人的原则是“默认 async/await,遇到特殊需求才用ContinueWhenAll”。因为ContinueWhenAll这种回调式写法,一旦延续链很长,代码嵌套很深,调试时调用栈也不直观。比如你有三级依赖:

Task.Factory.ContinueWhenAll(aAndB, _ => { Task.Factory.ContinueWhenAll(cAndResult, _ => { ... }); });

这种代码固然能表达复杂流程,但维持起来非常痛苦。换成async/await,只需要按顺序 await 各组任务,逻辑和注释都能写清楚。实际上,很多之前用ContinueWhenAll挖出来的复杂流水线,我用await Task.WhenAll重写之后,代码行数减少,bug 反而更少。

那么ContinueWhenAll是不是可以扔进历史垃圾桶了?也不是。以下几个场景它依然有意义:

  • 你无法使用async/await,比如某些旧框架、动态生成的代码路径;
  • 你需要对延续任务显式指定TaskScheduler,比如 UI 调度器、自定义并发限制调度器;
  • 你需要TaskContinuationOptions控制触发条件,比如OnlyOnRanToCompletion、NotOnCanceled等;
  • 你正在构建任务链/调度框架,需要把“延续”本身作为一个 Task 参与组合。

在这些场景里,ContinueWhenAll的工具属性依然不可替代。所以我的建议是:涉猎并理解它,日常优先用async/await;等你真的走进调度器这种底层世界,它会成为你的好帮手。

最后说点我自己的体会。我刚接触 TPL 时,总觉得Task.Factory这写法很老派,而且ContinueWhenAll这种“等全部完成后回调”的模式,和async/await一比不够现代。但后来在调一个调度中间件的性能问题时,我发现要想让一组任务在不同的调度策略下汇合,ContinueWhenAll的显式控制能力反而是最顺手的。理解它之后,你再回头看await Task.WhenAll,会明白编译器帮你包住了多少细节。如果正在读这篇的朋友也在维护老代码,建议把ContinueWhenAll和WhenAll都试一遍,两边都跑通了,你对 TPL 的理解也就通了。

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