首页
学习
活动
专区
工具
TVP
发布
社区首页 >专栏 >看过这么多爆文,依旧走不好异步编程这条路?​

看过这么多爆文,依旧走不好异步编程这条路?​

作者头像
有态度的马甲
发布2021-06-08 18:29:11
7610
发布2021-06-08 18:29:11
举报
文章被收录于专栏:精益码农精益码农

本文带大家抓住异步编程async/await语法糖的牛鼻子: SynchronizationContext。

引言

C#异步编程语法糖async/await,使开发者很容易就能编写异步代码。 零散看过很多文章,很多是填鸭式灌输 (有的翻译文还有偏差)。

遵守以上冷冰冰的②③条的原则,一般可确保异步程序按预期运作,

我们时常能在各大论坛看到同学们(因不遵守②③点)引发的死锁现场。

由async/await引起的死锁现场

UI程序(WinForm、WPF):点击按钮,触发一个HTTP请求,用请求结果修改UI控件,以下代码会引发deadlock

public static async Task<string> GetJsonAsync(Uri uri)
{
  using (var client = new HttpClient())
  {
    var jsonString = await client.GetStringAsync(uri);
    return jsonString;
  }
}

// 上层调用方法
public void Button1_Click(...)
{
  var jsonTask = GetJsonAsync(...);
  textBox1.Text = jsonTask.Result;
}

ASP.NET web程序:从api接口发起HTTP请求,返回请求的结果,以下代码也会引发deadlock

public static async Task<string> GetJsonAsync(Uri uri)
{
  using (var client = new HttpClient())
  {
    var jsonString = await client.GetStringAsync(uri);
    return jsonString;
  }
}
// 上层调用方法
public class MyController : ApiController
{
  public string Get()
  {
    var jsonTask = GetJsonAsync(...);
    return jsonTask.Result;
  }
}

☺️ 解决以上死锁有两种编程方式:

  1. 不再混用异步/同步写法, 始终使用async/await语法糖编写异步代码
  2. 对等待的异步任务应用ConfigureAwait(false)方法

SynchronizationContext就是这类死锁的牛鼻子,大多数时候SynchronizationContext是在异步编程后默默工作,但了解这个对象对于理解sync/await工作原理、解决死锁大有裨益。

本文会解释:

  1. async/await工作机制
  2. SynchronizationContext在异步编程语法糖中的意义
  3. 示例代码为什么会deadlock

1. await/async语法糖工作机制

微软提出Task线程包装类、 await/async语法糖简化了异步编程的方式:

第②步:调用异步方法GetStringAsync时,开启异步任务;

第⑥步:遇到await关键字,框架会捕获调用线程的同步上下文(SynchronizationContext)对象, 附加给异步任务;同时控制权上交到上层调用函数;

第⑦步:异步任务完成,通过IO完成端口通知上层线程, 第⑧步:通过捕获的线程同步上下文执行后继代码块;

2. SynchronizationContext的意义

先看下MSDN中关于SynchronizationContext的定义:

提供在各种同步模型中传播同步上下文的基本功能。此类实现的同步模型的目的是允许公共语言运行库的内部异步/同步操作使用不同的同步模型正常运行。

☹️这就不是人能看懂的解释,我给出的解释是:在线程切换过程中保存调用线程的上下文环境, 用于在异步任务完成后使用此线程同步上下文执行后继代码。

线程同步上下文的意义在哪?

大家都知道:WinForm和WPF都有类似的原则:长耗时的任务在后台进行,将异步结果返回给UI线程 。(这难道就是ConfigureAwait方法默认传true的原因?)

此时就需要捕获UI线程的SynchronizationContext,并将这个对象传入异步任务。

public static void DoWork()
{
    //On UI thread
    var sc = SynchronizationContext.Current;

    ThreadPool.QueueUserWorkItem(delegate
    {
        //... async task:do work on ThreadPool        sc.Post(delegate
        {
             // do work on the original context (UI)
        }, null);
    });
}

SynchronizationContext表示代码运行的线程环境,在异步编程中,利用该对象切换代码执行环境。

不同的.NET框架因各自独特的线程切换场景有不同的SynchronizationContext子类(重写父类虚方法):

  • ASP.NET有AspNetSynchronizationContext
  • WinForm有WindowsFormSynchronizationContext
  • WPF 有DispatcherSynchronizationContext
  • ASP.NET Core、控制台程序不存在SynchronizationContext,SynchronizationContext.Current=null

AspNetSynchronizationContext维护了HttpContext.Current、用户身份和文化,但在ASP. NET Core这些信息天然依赖注入,故不再需要SynchronizationContext;另一个好处是不再获取同步上下文对性能也是一种提升。

因此,对于ASP.NET Core程序,ConfigureAwait(false)不是必需的,然而,在基础库时最好还是使用ConfigureAwait(false),因为你保不准上层会混用同步/异步代码。

3. 引言代码为什么发生deadlock

观察引言代码,控制权返回到上层调用函数时,执行流使用Result/(Wait方法)等待任务结果:Result/Wait()导致调用线程同步阻塞(等待任务完成), 而异步任务执行完成后,会尝试利用捕获的同步上下文执行后继代码,这样形成死锁。

正因为如此,我们提出两种方式解决死锁:

  • 原调用函数始终使用await方法,这样调用线程是异步等待任务完成,后继代码可以在该线程同步上下文上执行
  • 对异步任务应用ConfigureAwait(false)方法

ConfigureAwait(bool):true 表示尝试在捕获的原调用线程SynchronizationContext 中执行后继代码;false 不再尝试在捕获的线程SynchronizationContext中执行后继代码。 ConfigureAwait(false) 能解决[因调用线程同步阻塞]引发的死锁,但是同步阻塞没有利用异步编程的优点,不是很推荐。

归根到底,这两种解决死锁的方式都是针对SynchronizationContext; ASP. NET Core和控制台程序,因为捕获的SynchronizationContext=null, 会选择一个线程同步上下文来执行,不会死锁。

总结

微软为加快开发效率上着实费了心力,.NET提供的await/async语法糖简化了异步编程方式,

在异步编程中,SynchronizationContext决定了后继代码在哪里执行的环境,深入理解这个对象的背景和不同框架的实现方式,能帮助我们避免编写死锁代码。

本文参与 腾讯云自媒体分享计划,分享自微信公众号。
原始发表:2021-05-27,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

本文分享自 精益码农 微信公众号,前往查看

如有侵权,请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。

本文参与 腾讯云自媒体分享计划  ,欢迎热爱写作的你一起参与!

评论
登录后参与评论
0 条评论
热度
最新
推荐阅读
目录
  • 引言
  • 由async/await引起的死锁现场
  • 1. await/async语法糖工作机制
  • 2. SynchronizationContext的意义
  • 3. 引言代码为什么发生deadlock
  • 总结
领券
问题归档专栏文章快讯文章归档关键词归档开发者手册归档开发者手册 Section 归档