.NET Core多线程通关 (3) 异步 - 续

大家好，我是Edison。

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。

上一篇：.NET Core多线程通过（2）异步

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。

董川民