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深度理解C#中的自定义任务调度器

如果你不知道什么是

TaskScheduler

或你的项目中没有它的自定义实现,你可能可以跳过这篇文章。但如果你不知道它是什么,但你的项目中确实有一两个,那么这篇文章绝对适合你。

让我们从基础开始。任务并行库(也称为TPL)引入于2010年的NET 4.0。当时它主要用于并行编程,而不是异步编程,因为异步编程在C#4和NET 4.0中不是一等公民。

例如,体现在TPL API中,

Task.Factory.StartNew

的入参为委托,返回

void



T

,而不是

Task



Task<T>


Task.Factory.StartNew

有相当多的重载,其中一个需要

TaskScheduler

。这是一种定义如何在运行时执行任务的策略。

默认情况下(如果未传递自定义

TaskScheduler

项,同时

TaskCreationOptions.LongRunning

未传递自定义项),则使用默认

TaskScheduler

。这是一个称为

ThreadPoolTaskScheduler

的内部类型,它使用 .NET 线程池来管理任务。(如果 传递

TaskCreationOptions.LongRunning

参数 给

Task.Factory.Startnew

,则使用专用线程来避免长时间使用线程池中的线程)。

与任何新技术一样,当 TPL 发布时,书呆子们很兴奋,并试图尽可能多地使用(和滥用)新技术。如果Microsoft给你一个可扩展的库,有些人认为这是一个好主意……你知道的。。。扩展它。

最常见的模式之一是并发限制,它使用固定数量的专用线程来确保您不会超额订阅 CPU:

此外还有很多其他实现执行相同的操作:

DedicatedThreadTaskScheduler



DedicatedThreadsTaskScheduler



LimitedConcurrencyLevelTaskScheduler

甚至

IOCompletionPortTaskScheduler

使用 IO 完成端口来限制并发性。

无论实现和幻想如何,它们都做同样的事情:它们最多允许同时执行给定数量的任务。

在本例中,我们在循环中创建任务,实际上它可能在某种请求中。下面是输出:

正如你所看到的,一旦任务 0 完成,我们会立即安排任务 1 等,所以实际上我们在这里限制了并发性。

但是让我们做一点点小小的改动:

输出为:

是的。死锁了!为什么?让我们更新一个示例以更好地查看问题:让我们跟踪当前

TaskScheduler

并将循环中创建的任务数减少到 1:

输出为:

现在应该相对容易理解发生了什么以及为什么当我们尝试运行超过 2 个任务时会陷入死锁。

请记住,异步方法中的每个步骤(关键字

await

后的代码)本身就是一个任务,由任务调度程序逐个执行。

默认情况下,任务调度程序是粘性的:如果

TaskScheduler

是在创建任务时提供的,那么所有后续的Task都将使用相同的

TaskScheduler



这意味着TaskScheduler贯穿所有异步方法中的 awaits。

在我们的例子中,这意味着当完成

FooAsync

时,我们

DedicatedThreadsTaskScheduler

被调用来运行它的后续的Task(译者注:即

await Task.Run(() => 42);

)。但是它已经忙于运行所有任务,因此它无法在

FooAsync

末尾运行一段微不足道的代码。而且由于

FooAsync

无法完成,我们无法立即完成

Task

。导致死锁。

我们能做些什么来解决这个问题?

解决方案

有几种方法可以避免此问题:

1. Use

ConfigureAwait(false)

我们在这里看到的问题与UI案例中的死锁非常相似,当任务被阻塞并且单个UI线程无法运行继续时。

我们可以通过确保每个异步方法都有

ConfigureAwait(false)

来避免这个问题。

有人可能会说这是解决这个问题的正确方法,但我不同意。在我们的一个项目中,有一个实际案例,一个很难修复的库代码中存在阻塞异步方法。你可以通过使用分析器来确保你的代码遵循最佳实践,但期望每个人都遵循这些最佳实践是不切实际的。

(译者注:同样可以使用Fody来自动实现追加

.ConfigureAwait(false);

)

这里最大的问题是,这是一个不常见的情况。有许多后端系统在没有

ConfigureAwait(false)

的情况下工作得很好,因为团队没有任何带有同步上下文的 UI,而且任务调度程序的行为方式相同这一事实并不广为人知。

我只是觉得有更好的选择。

2. 以更明确的方式控制并发

我认为并发控制(又称速率限制)是应用程序非常重要的方面,重要的方面应该是明确的。


TaskScheduler

相当低级别的工具,我宁愿拥有更高级别的工具。如果工作是 CPU 密集型的,那么 PLINQ 或类似

ActionBlock

TPL DataFlow 的东西可能是更好的选择。如果工作主要是 IO 绑定和异步的,那么可以使用

Parallel.ForEachAsync



Polly.RateLimiting

基于 的

SemaphoreSlim

自定义帮助程序类。

结论

自定义

TaskScheduler

只是一个工具,与任何工具一样,它可能被正确或错误地使用。如果您需要一个了解 UI 的调度程序,那

TaskScheduler

适合您。但是,是否应该在应用中使用一个进行并发和并行控制?我会投反对票。如果团队可能在多年前有正当理由来使用,但请仔细检查这些理由今天是否存在。

是的,请记住,阻塞异步调用可能会以多种方式反噬,

TaskScheduler

只是其中之一。因此,我建议对每个阻塞异步调用的地方进行备注,解释为什么您认为这样做既安全又有用。

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