引言:

  多线程编程/异步编程非常复杂,有很多概念和工具需要去学习,贴心的.NET提供Task线程包装类await/async异步编程语法糖简化了异步编程方式。

相信很多开发者都看到如下异步编程实践原则:

  实践原则  说明  例外情况
 ①  避免 Async Void  最好使用 async Task 方法而不是 async void 方法  事件处理程序
 ②  始终使用 await  不要混合阻塞式代码和异步代码  控制台 main 方法
 ③  配置上下文  尽可能使用ConfigureAwait(false)  需要上下文的方法
  
  遵守以上冷冰冰的②③条的原则,可保证异步程序按照预期状态正常运作;我们在各大编程论坛常看到违背这2条原则引发的莫民奇妙的死锁问题。

  UI 例子:点击按钮触发了一个远程HTTP请求,用请求的返回值修改UI控件, 以下代码会引发deadlock (类似状态出现在Windows Form、WPF)

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

// 顶层调用方法
public void Button1_Click(...)
{
  var jsonTask = GetJsonAsync(...);
  textBox1.Text = jsonTask.Result;
}
  ASP.NET例子:API Action发起远程HTTP请求,等待请求的json结果,并解析json字符串,以下代码也会引发deadlock
public static async Task<JObject> GetJsonAsync(Uri uri)
{
  using (var client = new HttpClient())
  {
    var jsonString = await client.GetStringAsync(uri);
    return JObject.Parse(jsonString);
  }
}
// My "top-level" method.
public class MyController : ApiController
{
  public string Get()
  {
    var jsonTask = GetJsonAsync(...);
    return jsonTask.Result.ToString();
  }
}
   解决以上deadlock需利用以上第②③条编程原则:
  • 不要混合使用异步、同步代码,始终使用async/await语法糖编写异步代码

  • 在等待的异步任务内应用ConfigureAwait(false)方法 (:不再尝试从捕获的同步上下文执行异步编程的后续代码)

   第②③条原则与我们今天的主角SynchronizationContext 密切相关,大多数时候SynchronizationContext 是在异步编程后面默默工作的, 但是了解这个对象对于理解Task、await/sync 工作原理大有裨益。本文会解释
  • 为什么要有SynchronizationContext 对象

  • 阐述await关键字与SynchronizationContext对象交互原理

  • 以上代码为什么会有deadlock, 另外ASP.NET Core为什么不会发生以上死锁

1. The Need for SynchronizationContext

  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。

  上面的定义给我的印象是:在线程切换过程中保存前置线程执行的上下文环境。

  我们大家都知道:Windows Form和WPF都基于类似的原则: 不允许在非UI线程上操作 UI元素

   

  这个时候我们可以捕获当前执行环境SynchronizationContext,利用这个对象切换回原UI线程。

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

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

SynchronizationContext表示代码正在运行的当前环境,每个线程都有自己的SynchronizationContext,通过SynchronizationContext.Current可获取当前线程的同步上下文。在异步线程切换场景中,我们并不需要代码在哪个线程上启动,只需要使用SynchronizationContext ,就可以返回到启动线程。

  不同的.NET框架因各自独特的需求有不同SynchronizationContext子类(通常是重写Post虚方法):

  - 默认SynchronizationContext封装的是线程池内线程,将执行委托发送到线程池中任意线程。

  - asp.Net有AspNetSynchronizationContext,在一个异步page处理过程中,context始终使用的是线程池中某个特定线程

  - Windows Form有WindowsFormSynchronizationContext,封装单个UI线程,Post方法将委托传递给 Control.BeginInvoke

  - WPF 有DispatcherSynchronizationContext, 了解到与WinForm 类似。

2. await/async语法糖与SynchronizationContext 的关系?

  以上ThreadPool.QueueUserWorkItem 涉及线程底层,微软提出Task线程包装类和 await/async 简化了异步编程的方式:
 
  
  ① 调用异步方法GetStringAsync时,.NET框架为我们创建了异步任务T;

  ② 应用await时,框架捕获当前环境, 存储在SynchronizationContext 对象并附加于以上Task;

  ③ 同时,控制权返回到原上层调用函数,返回一个未完成的Task<int>对象,这个时候需要关注上层调用函数使用 await异步等待还是使用Result/Wait()方式同步等待

  ④ 异步任务T执行完成,await之后的代码将会成为continuation block, 默认情况下利用捕获的SynchronizationContext 对象执行该continuation block 代码。

    内部实际是将continuation block代码放入SynchronizationContext 的Post方法。

    

3.引言代码为什么发生deadlock, 而ASP.NET Core/控制台程序为什么不会发生类似deadlock?

仔细观察引言代码,控制返回到 上层调用函数时, 该调用函数使用Result属性去等待任务结果,Result/Wait()等同步方式会导致调用线程挂起等待任务完成。而在异步方法内部,await触发的异步任务执行完成后,会尝试利用捕获的同步上下文执行剩余代码,而该同步上下文中的线程正同步等待整个异步任务完成,形成死锁。

正因为如此,我们提出:

  - 在原调用函数始终 使用 await方法,这样该线程是异步等待 任务完成。

  - 在异步任务内部应用ConfigureAwait(false)方法, 不尝试使用捕获的同步上下文执行后继代码

MSDN ConfigureAwait(): true to attempt to marshal the continuation back to the original context captured; otherwise, false

  另外注意:ASP.NET Core,,控制台程序不存在SynchronizationContext , 故不会发生类似的死锁。

 

 总结:

  虽然await/async 语法糖让我们在编写.NET 异步程序时得心应手、随心所欲,但是不要忘记了SynchronizationContext 在其中转承起合的作用。

利用能够保存当前执行代码的上下文特性,SynchronizationContext在线程切换后帮我们有能力执行各种骚操作。

作者:Julian_酱

感谢您的认真阅读,如有问题请大胆斧正,如果您觉得本文对你有用,不妨右下角点个或加关注。

本文版权归作者所有,欢迎转载,但未经作者同意必须保留此段声明,且在文章页面明显位置注明本文的作者及原文链接,否则保留追究法律责任的权利。

 

【.NET异步编程系列2】掌控SynchronizationContext避免deadlock的更多相关文章

  1. 【异步编程】Part2:掌控SynchronizationContext避免deadlock

    引言: 多线程编程/异步编程非常复杂,有很多概念和工具需要去学习,贴心的.NET提供Task线程包装类和await/async异步编程语法糖简化了异步编程方式. 相信很多开发者都看到如下异步编程实践原 ...

  2. 【.NET异步编程系列1】:await&async语法糖让异步编程如鱼得水

    前导 Asynchronous programming Model(APM)异步编程模型以BeginMethod(...) 和 EndMethod(...)结对出现. IAsyncResult Beg ...

  3. 异步编程系列第02章 你有什么理由使用Async异步编程

    p { display: block; margin: 3px 0 0 0; } --> 写在前面 在学异步,有位园友推荐了<async in C#5.0>,没找到中文版,恰巧也想提 ...

  4. 异步编程系列第01章 Async异步编程简介

    p { display: block; margin: 3px 0 0 0; } --> 2016.10.11补充 三个月过去了,回头来看,我不得不承认这是一系列失败的翻译.过段时间,我将重新翻 ...

  5. 异步编程系列第04章 编写Async方法

    p { display: block; margin: 3px 0 0 0; } --> 写在前面 在学异步,有位园友推荐了<async in C#5.0>,没找到中文版,恰巧也想提 ...

  6. 异步编程系列第05章 Await究竟做了什么?

    p { display: block; margin: 3px 0 0 0; } --> 写在前面 在学异步,有位园友推荐了<async in C#5.0>,没找到中文版,恰巧也想提 ...

  7. 异步编程系列06章 以Task为基础的异步模式(TAP)

    p { display: block; margin: 3px 0 0 0; } --> 写在前面 在学异步,有位园友推荐了<async in C#5.0>,没找到中文版,恰巧也想提 ...

  8. 【.NET异步编程系列3】取消异步操作

    在.Net和C#中运行异步代码相当简单,因为我们有时候需要取消正在进行的异步操作,通过本文,可以掌握 通过CancellationToken取消任务(包括non-cancellable任务).  早期 ...

  9. 【异步编程】Part1:await&async语法糖让异步编程如鱼得水

    前导 Asynchronous programming Model(APM)异步编程模型以BeginMethod(...) 和 EndMethod(...)结对出现. IAsyncResult Beg ...

随机推荐

  1. linux配置https站点

    配置https站点呢,那就需要https证书,证书从何而来,花钱买?no,no,no,阿里有免费的,只是比较难发现,下面就图文解说一下怎么买免费的阿里https证书 首先阿里云,登录,购买链接———— ...

  2. Node笔记一

    什么是javascript? --脚本语言 --运行在浏览器中 --一般用来做客户端页面的交互 javascript运行环境 --运行在浏览器内核中的JS引擎 浏览器这种javascript可以做什么 ...

  3. tensorflow1.0.0 弃用了几个operator写法

    除法和取模运算符(/, //, %)现已匹配 Python(flooring)语义.这也适用于 tf.div 和 tf.mod.为了获取强制的基于整数截断的行为,你可以使用 tf.truncatedi ...

  4. SSM框架下声明式事务管理(注解配置方式)

    一.spring-mybatis.xml文件中加入事务管理配置 <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> < ...

  5. SDE与shapefile之间的数据导入与导出

    一.SDE要素导出到shapefile中. 1.创建一个新的shapefile文件. private bool CreateShapefile(string filepath, string name ...

  6. printf输出格式介绍(转)

    格式代码 A ABC ABCDEFGH %S A ABC ABCDEFGH %5S ####A ##ABC ABCDEFGH %.5S A ABC ABCDE %5.5S ####A ##ABC AB ...

  7. Maven安装和使用

    一.安   装 1.解压好后,添加系统环境变量 变量名:MAVEN_HOME 属性值:D:\apache-maven-3.3.3  //也就是解压的路径 path中添加:%MAVEN_HOME%\bi ...

  8. 图灵程序设计丛书(SQL必知必会)笔记

    SQL必知必会 第二课:检索数据 1.分页 (1).SQL Server 栗子 : select top 2 columns from tableName (2).Oracle 栗子 :select ...

  9. SpringBoot拦截器中Bean无法注入(转)

    问题 这两天遇到SpringBoot拦截器中Bean无法注入问题.下面介绍我的思考过程和解决过程: 1.由于其他bean在service,controller层注入一点问题也没有,开始根本没意识到Be ...

  10. Windows Defender Service 是选择Windows 10系统的最大障碍!

    今天从早上开始,Windows Defender Service服务从CPU消耗资源30%一直上升到60%并且无法下降. 我一直使用的是Windows 10 Enterprise 2016长期服务支持 ...