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.NET Core多线程 (3) 异步 - 下

合集：.NET Core多线程温故知新

 

去年换工作时系统复习了一下.NET Core多线程相关专题，学习了一线码农老哥的《.NET 5多线程编程实战》课程，我将复习的知识进行了总结形成本专题。

本篇，我们来继续复习一下异步的相关知识点，预计阅读时间10分钟。

深入分析使用Result方法死锁的原因

（1）慎用Result

  • 场景1：带有同步上下文的编程模型中有可能会出现死锁

    • 例如：WindowsForm、WPF

  • 场景2：同步+异步的场景中也有可能出现死锁

    • Result => 同步等待，它其实违背了异步编程的理念（初心）

    • 同步+异步混用会异常复杂，产生的Bug不易发现

      • 比如：在WindowsForm下，同步调用异步方法（task.GetResult()）时，async的callback进入了Queue，而主线程需要不断地读取Queue的内容来执行，就容易造成死锁。

      • 为什么会出现死锁？

        • 主线程 要结束阻塞，必须要等待 延续Task 执行完毕

        • 延续Task 要执行完毕，必须要 主线程 从Queue中调取执行

（2）.NET中的解决方案

方法一：不使用同步上下文（比如WindowsFormSynchronizationContext）

在自己的IO线程中完成，就没有所谓的Queue了。

var content = await client
  .GetStringAsync("http://cnblogs.com")
  .ConfigureAwait(false);

方法二：不阻塞主线程

即我们熟知的 async + await。

private async void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
    var content = await GetContent();

    textBox1.Text = content;
}

方法三：使用线程池完成

用线程池中的thread执行（比如：Task.Run），不用 main thread。

private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
   var task = Task.Run(() =>
   {
       var content = GetContent().Result;

       return content;
   });

   textBox1.Text = task.Result;
}

（3）开源项目中的解决方案

比如Dapper这个开源项目中，它使用的是 task.ConfigureAwait(false) 的方式来避免死锁的。

private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
   SqlConnection connection = new SqlConnection("Server=LocalHost; Persist Security Info=False;Integrated Security=SSPI;Database= PostDB;");

   var length = connection.ExecuteScalarAsync<int>("select count(1) from Post").Result;

   textBox1.Text = length.ToString();
}

常见的异步化编程模型

（1）异步延迟

Thread.Sleep方法的弊端：线程会休眠等待，等于浪费了资源。

Task.Delay方法的好处：避免了线程的等待，让线程被高效利用；其底层是Timer实现的（worker thread），通过Timer调度之后会切换线程。

await Task.Delay(1000 * 3);

（2）异步流

同步中的yield：不需要定义中间集合，可以延迟执行；

yield return urls;

异步中的yield：

foreach (var url in await urlsTask)
{
   if (url.Contains("csdn") || url.Contains("cnblogs"))
      yield return url;
}

Dapper项目中的案例：

while (await reader.ReadAsync())
{
   yield return reader;
}

（3）异步并发限制

方法1：借助异步锁实现：SemaphoreSlim.WaitAsync方法；

方法2：借助Task.WhenAll实现；

比如：限制最多两个task并行

foreach (var url in urls)
{
    tasks.Add(client.GetStringAsync(url));

    if (tasks.Count == 2)
    {
        var strlist = await Task.WhenAll(tasks);

        Console.WriteLine($"{DateTime.Now}, length1={strlist[0].Length}, length2={strlist[1].Length} tid={Environment.CurrentManagedThreadId}");

        tasks.Clear();
    }
}

异步和并行开发中的异常处理

（1）并行中的异常

问题1：Task的Wait和Result下的异常如何捕获？

Wait 针对无返回值，可以帮助捕获到；ExceptionResult 针对有返回值，可以帮助捕获到Exception；

问题2：为什么得到的是AggregateException异常？

因为，所谓的并行，肯定有多个Task，进而可能会抛多个Exception。而AggregateException相当于做了一个聚合，将所有Exception的Message组合在一起。

问题3：延续任务中的异常又该如何捕获？

比如，在延续task中发现了前面task有异常，怎么处理？

方式1：处理

if(t.IsFaulted)
{
    t.Exception.Handle(m => true);
}

方式2：不处理，往外抛

if(t.IsFaulted)
{
    t.Exception.Handle(m => false);
}

问题4：全局异常又该如何捕获？

在异步编程中可能会出现异常逃逸现象，如何全局发现那些被我们忽视的异常Task？

解法：借助Finalize线程，在回收托管资源时，调用析构函数。

示例：使用TaskScheduler.UnobservedTaskException 进行全局注册：

TaskScheduler.UnobservedTaskException += (sender, e) =>
{
   Console.WriteLine(e.Exception.Message);
   Console.WriteLine($"tid={Environment.CurrentManagedThreadId}");
};

GC.Collect(); // 仅用来测试

（2）异常中的异常

异常1：无await下的逃逸

因为，IO线程在抛异常时，控制流已经超出了try-catch块了。

异常2：在async avoid且有await下的逃逸

我们需要在async avoid方法中增加try-catch异常捕获机制。

关于异步的相关补充

关于async/await的大致流程图，一图胜千言：

关于IO完成端口（IOCP）的大致流程图，一图胜千言：

小结

本篇，我们复习了异步相关的基础知识，但由于内容太多，因此将其拆分为了两篇推文。

下一篇，我们将复习一下锁机制的相关知识。

参考资料

一线码农，腾讯课堂《.NET 5多线程编程实战》

不明作者，《Task调度与await》

 

posted @ 2023-08-09 11:06  EdisonZhou  阅读(758)  评论(0)  编辑  收藏  举报