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:JulianHuang

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。

 

【异步编程】Part2:掌控SynchronizationContext避免deadlock的更多相关文章

  1. 【.NET异步编程系列2】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. 【C# TAP 异步编程】四、SynchronizationContext 同步上下文|ExecutionContext

    一.同步上下文(SynchronizationContext)概述 由来 多线程程序在.net框架出现之前就已经存在了.这些程序通常需要一个线程将一个工作单元传递给另一个线程.Windows程序以消息 ...

  3. 探究SynchronizationContext在.Net异步编程中的地位

    原文:探究SynchronizationContext在.Net异步编程中的地位 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/a ...

  4. 抓住异步编程async/await语法糖的牛鼻子: SynchronizationContext

    长话短说,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. ...

  5. Async 和 Await的性能(.NET4.5新异步编程模型)

    异步编程长时间以来一直都是那些技能高超.喜欢挑战自我的开发人员涉足的领域 — 这些人愿意花费时间,充满热情并拥有心理承受能力,能够在非线性的控制流程中不断地琢磨回调,之后再回调. 随着 Microso ...

  6. 【温故而知新-万花筒】C# 异步编程 逆变 协变 委托 事件 事件参数 迭代 线程、多线程、线程池、后台线程

    额基本脱离了2.0 3.5的时代了.在.net 4.0+ 时代.一切都是辣么简单! 参考文档: http://www.cnblogs.com/linzheng/archive/2012/04/11/2 ...

  7. 温故知新,CSharp遇见异步编程(Async/Await),聊聊异步编程最佳做法

    什么是异步编程(Async/Await) Async/Await本质上是通过编译器实现的语法糖,它让我们能够轻松的写出简洁.易懂.易维护的异步代码. Async/Await是C# 5引入的关键字,用以 ...

  8. 异步编程 In .NET

    概述 在之前写的一篇关于async和await的前世今生的文章之后,大家似乎在async和await提高网站处理能力方面还有一些疑问,博客园本身也做了不少的尝试.今天我们再来回答一下这个问题,同时我们 ...

  9. 【转】【C#】C# 5.0 新特性——Async和Await使异步编程更简单

    一.引言 在之前的C#基础知识系列文章中只介绍了从C#1.0到C#4.0中主要的特性,然而.NET 4.5 的推出,对于C#又有了新特性的增加--就是C#5.0中async和await两个关键字,这两 ...

随机推荐

  1. 【学习笔记】快速傅里叶变换(FFT)

    [学习笔记]快速傅里叶变换 学习之前先看懂这个 浅谈范德蒙德(Vandermonde)方阵的逆矩阵的求法以及快速傅里叶变换(FFT)中IDFT的原理--gzy hhh开个玩笑. 讲一下\(FFT\) ...

  2. oracle 11g ocr 冗余配置

    版权声明:本文为博主原创文章.未经博主同意不得转载. https://blog.csdn.net/royjj/article/details/30506343  oracle 11g ocr 冗余 ...

  3. Java8系列之重新认识HashMap(转)

    转自美团电瓶技术团队:原文地址 简介 Java为数据结构中的映射定义了一个接口java.util.Map,此接口主要有四个常用的实现类,分别是HashMap.Hashtable.LinkedHashM ...

  4. php 获取优酷视频的真实地址(2014.6月新算法)

    上个礼拜发现优酷改版了,各种过滤优酷广告的插件都失效了,于是我百度了一下(谷歌也不能用了)发现优酷改算法了,在ckplayer论坛发现有人在6月25号发了个php 的优酷代理文件,下载下来发现,能用但 ...

  5. C ~ 指针的运算

    一 :取地址运算“&”与取内容运算“*”: 单目运算“&”是取操作对象的地址 , “*”是取指针指向的对象的内容 , 两者互为逆运算 int x , *p ; p = &x ; ...

  6. 7-6 公路村村通(30 分) 【prime】

    7-6 公路村村通(30 分) 现有村落间道路的统计数据表中,列出了有可能建设成标准公路的若干条道路的成本,求使每个村落都有公路连通所需要的最低成本. 输入格式: 输入数据包括城镇数目正整数N(≤10 ...

  7. 【Leetcode-easy】Remove Nth Node From End of List

    思路1:设置两个指针p1,p2指向表头,p1先走n步.再两个指针同时走.当p1指针指到链表尾部时,P2指针已经在需要删除节点的前一位.一定要注意一些细节. class ListNode { int v ...

  8. appium不支持Android7.0系统设备解决办法

    1. 找到appium的安装目录下的adb.js文件. 2. 打开adb.js,手动修改该文件下的内容: Adb.prototype.getPIDsByName=function(name,cb){ ...

  9. python的上下文管理器-1

    reference:https://zhuanlan.zhihu.com/p/26487659 来看看如何正确关闭一个文件. 普通版: def m1(): f = open("output. ...

  10. html5--1.9 img元素嵌入图片

    html5--1.9 img元素嵌入图片 学习要点: img元素嵌入图片学习一个新属性:title 1.img的属性 1.src:必要属性,制定图片来源的路径; 2.alt属性:当图片无法显示时的替代 ...