AutoResetEventManualResetEventMonitorlock 等等这些用来做同步的类,如果在异步上下文(await)中使用,需要非常谨慎。

本文将说一个在同步上下文中非常常见的一种用法,换成异步上下文中会产生死锁的问题。


一段正常的同步上下文的代码

先看看一段非常简单的代码:

private void OnLoaded(object sender, RoutedEventArgs e)
{
ThreadPool.SetMinThreads(100, 100); // 全部在后台线程,不会死锁。
for (var i = 0; i < 100; i++)
{
Task.Run(() => Do());
} // 主线程执行与后台线程并发竞争,也不会死锁。
for (var i = 0; i < 100; i++)
{
Do();
}
} private void Do()
{
_resetEvent.WaitOne(); try
{
// 这个 ++ 在安全的线程上下文中,所以不需要使用 Interlocked.Increment(ref _count);
_count++;
DoCore();
}
finally
{
_resetEvent.Set();
}
} private void DoCore()
{
Console.WriteLine($"[{_count.ToString().PadLeft(3, ' ')}] walterlv is a 逗比");
}

以上代码运行会输出 200 个 “walterlv is a 逗比”:

[  1] walterlv is a 逗比
[ 2] walterlv is a 逗比
[ 3] walterlv is a 逗比
[ 4] walterlv is a 逗比
[ 5] walterlv is a 逗比
[ 6] walterlv is a 逗比
[ 7] walterlv is a 逗比
[ 8] walterlv is a 逗比
[ 9] walterlv is a 逗比
[ 10] walterlv is a 逗比
// 有 200 个,但是不需要再在这里占用行数了。[197] walterlv is a 逗比
[200] walterlv is a 逗比

以上代码最关键的使用锁进行同步的地方是 Do 函数,采用了非常典型的防止方法重入的措施:

// 获得锁
try
{
// 执行某个需要线程安全的操作。
}
finally
{
// 释放锁
}

我们设置了线程池最小线程数为 100,这样在使用 Task.Run 进行并发的时候,一次能够开启 100 个线程来执行 Do 方法。同时 UI 线程也执行 100 次,与后台线程竞争输出。

一个微调即会死锁

现在我们微调一下刚刚的代码:

private void OnLoaded(object sender, RoutedEventArgs e)
{
ThreadPool.SetMinThreads(100, 100); // 全部在后台线程,不会死锁。
for (var i = 0; i < 100; i++)
{
Task.Run(() => DoAsync());
} // 主线程执行与后台线程并发竞争,也不会死锁。
for (var i = 0; i < 100; i++)
{
DoAsync();
}
} private async Task DoAsync()
{
_resetEvent.WaitOne(); try
{
_count++;
await DoCoreAsync();
}
finally
{
_resetEvent.Set();
}
} private async Task DoCoreAsync()
{
await Task.Run(async () =>
{
Console.WriteLine($"[{_count.ToString().PadLeft(3, ' ')}] walterlv is a 逗比");
});
}

为了直观看出差别,我只贴出不同之处:

        {
-- Task.Run(() => Do());
++ Task.Run(() => DoAsync());
}
...
{
-- Do();
++ DoAsync();
} -- private void Do()
++ private async Task DoAsync()
{
...
_count++;
-- await DoCore();
++ await DoCoreAsync();
}
...
} -- private void DoCore()
++ private async Task DoCoreAsync()
{
-- Console.WriteLine($"[{_count.ToString().PadLeft(3, ' ')}] walterlv is a 逗比");
++ await Task.Run(async () =>
++ {
++ Console.WriteLine($"[{_count.ToString().PadLeft(3, ' ')}] walterlv is a 逗比");
++ });
}

现在再运行代码,只输出几次程序就停下来了:

[  0] walterlv is a 逗比
[ 1] walterlv is a 逗比
[ 2] walterlv is a 逗比
[ 3] walterlv is a 逗比
[ 4] walterlv is a 逗比
[ 5] walterlv is a 逗比

每次运行时,停下来的次数都不相同,这也正符合多线程坑的特点。

此死锁的触发条件

实际上,以上这段代码如果没有 WPF / UWP 的 UI 线程的参与,是 不会出现死锁 的。

但是,如果有 UI 线程参与,即便只有 UI 线程调用,也会直接死锁。例如:

DoAsync();
DoAsync();

只是这样的调用,你会看到值输出一次 —— 这就已经死锁了!

此死锁的原因

WPF / UWP 等 UI 线程会使用 DispatcherSynchronizationContext 作为线程同步上下文,我在 出让执行权:Task.Yield, Dispatcher.Yield - walterlv 一问中有说到它的原理。

await 等待完成之后,会调用 BeginInvoke 回到 UI 线程。然而,此时 UI 线程正卡死在 _resetEvent.WaitOne();,于是根本没有办法执行 BeginInvoke 中的操作,也就是 await 之后的代码。然而释放锁的代码 _resetEvent.Set(); 就在 await 之后,所以不会执行,于是死锁。

更多死锁问题

死锁问题:

解决方法:

在有 UI 线程参与的同步锁(如 AutoResetEvent)内部使用 await 可能导致死锁的更多相关文章

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