[译]async/await中使用阻塞式代码导致死锁

这篇博文主要是讲解在async/await中使用阻塞式代码导致死锁的问题,以及如何避免出现这种死锁。内容主要是从作者Stephen Cleary的两篇博文中翻译过来. 原文1:Don'tBlock on Async Code 原文2:why the AspNetSynchronizationContext was removed 示例代码:async_await中使用阻塞式代码导致死锁.rar 一、async/await 异步代码运行流程 async/await是在.NET4.5版本引入的关键字,让开发者可以更加轻松的创建异步方法。 我们从下图来认识async/await的运行流程: 二、在异步代码中阻塞,导致死锁的示例 UI 示例 单击一个按钮,将发起一个REST远程请求并且将结果显示到textbox控件上。(这是一个Windows Forms程序,同样也适用于其他任何UI应用程序) // My "library" method. public static async Task GetJsonAsync(Uri uri) { using (var client = new HttpClient()) { var jsonString = await client.GetStringAsync(uri); return JObject.Parse(jsonString); } } // My "top-level" method. public void Button1_Click(...) { var jsonTask = GetJsonAsync(...); textBox1.Text = jsonTask.Result; } 类库方法GetJsonAsync发起REST远程请求并且将结果解析为JSON返回。Button1_Click方法调用Task .Result阻塞等待GetJsonAsync处理完毕并显示结果 这段代码会死锁。 ASP.NET 示例 在类库方法GetJsonAsync中发起一个REST远程请求,这次这个GetJsonAsync在ASP.NET context中被调用。(示例是Web API项目,同样适用于任何一个ASP.NET应用程序 - 注:非ASP.NET Core应用) // My "library" method. public static async Task 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(); } } 这段代码也会死锁。与UI示例是同一个原因。 三、是什么原因导致的死锁呢? await一个Task后,在恢复继续执行时,会试图进入await之前的context。 第一个示例中,这个context是UI context(任何UI应用,除了控制台应用)。在第二个示例中,这个context是ASP.NET request context。 另一个需要注意的点:ASP.NET request context 没有绑定到特定的线程上(像UI context一样),但是request context同一时刻只允许被绑定到一个线程上。我曾经在MSDN上有发表过《关于SynchronzationContext》的文章. 死锁是怎么发生的呢?我们从top-level方法开始(UI的Button1_Click方法或ASP.NET的MyContoller.Get方法) 1. top-level方法调用GetJsonAsync(在UI/ASP.NET context中)。 2. GetJsonAsync通过HttpClient.GetStringAsync发起REST远程请求(在UI/ASP.NET context中)。 3. GetStringAsync返回一个未完成Task,标识REST远程请求还未处理完 4. GetJsonAsync方法中await GetStringAsync返回的未完成Task。等Task执行完毕, 会重新捕获等待之前的context并使用它继续执行GetJsonAsync。 5. GetJsonAsync中await后,携带context的线程会跳出GetJsonAsync方法,继续执行后面的代码。并在jsonTask.Result发生阻塞。此时携带context的线程被阻塞了。 6. 最终,REST请求处理完,GetStringAsync返回的Task处理完成。 7. GetJsonAsync方法准备继续运行,并且等待context可用,以便在context中执行。 8. 发生context死锁。在top-level方法中已经阻塞了携带context的线程,等待GetJsonAsync返回的Task完成。而此时,GetJsonAsync方法正在等待context被释放,以便在context中继续执行。 四、防止死锁 这里有三个最佳实践来避免这种死锁(更详细的传送门)。 1. 在你的”library”异步方法中,返回未完成Task时都调用ConfigureAwait(false)。 2. 始终使用 Async,不要混合阻塞式代码和异步代码。 3. ASP.NET 升级为ASP.NET Core。在ASP.NET Core框架中,已经移除SynchronizationContext 按照第一条最佳实践,”library”中的异步方法修改如下: public static async Task GetJsonAsync(Uri uri) { using (var client = new HttpClient()) { var jsonString = await client.GetStringAsync(uri).ConfigureAwait(false); return JObject.Parse(jsonString); } } ConfigureAwait(continueOnCapturedContext: false):continueOnCapturedContext参数表示是否尝试将延续任务封送回原始上下文。 ConfigureAwait(false)改变了GetJsonAsync的延续行为,使它不用在原来的context中恢复。GetJsonAsync将直接在线程池线程中恢复,这使得GetJsonAsync能完成任务,并且无需重新进入原来的context 按照第二条最佳实践。修改”top-level”方法如下: public async void Button1_Click(...) { var json = await GetJsonAsync(...); textBox1.Text = json; } public class MyController : ApiController { public async Task Get() { var json = await GetJsonAsync(...); return json.ToString(); } } 这样修改,改变了top-level方法的阻塞行为。所有的”等待”都是”异步等待”,这样context就不会被阻塞。 其他”异步等待”指导原则: 执行以下操作… 不要使用以下方式… 使用以下方式 创建Task Task constructor Task.Run or TaskFactory.StartNew 检索后台任务的结果 Task.Wait 或 Task.Result await 等待任何任务完成 Task.WaitAny await Task.WhenAny 检索多个任务的结果 Task.WaitAll await Task.WhenAll 等待一段时间 Thread.Sleep await Task.Delay 五、在ASP.NET Core框架中,已经移除SynchronizationContext 为什么AspNetSynchronizationContext在ASP.NET Core中被移除。尽管我不知道ASP.NET团队内部是什么观点,但我认为的观点是两个:性能和简单。 性能方面: 在没有SynchronizationContext的ASP.NET Core中,当一个async/await异步处理恢复执行时,会从线程池中获取一个线程并且执行继续操作。 1. 避免了把操作排队到request context队列(request context同一时刻只允许被绑定到一个线程上) 2. 避免了因为携带 request context 的线程被阻塞而发生“死锁” 3. 不需要重新进入request context(重新进入request context涉及到很多内部作业任务,例如:设置HttpContext.Current和当前线程的身份标识(identity)和语言(culture)) 简单化: 旧版本ASP.NET中SynchronizationContext工作的很好,但是也存在棘手的问题,特别是在身份管理方面(参考:Thread.CurrentPrincipal VS HttpContext.Current.User)。 六、async/await避免阻塞式死锁最佳实践 1. 在你的“library”异步方法中,返回未完成Task时都调用ConfigureAwait(false),标识不需要将延续任务封送回原始上下文。 尽管在ASP.NET Core中,不用再调用ConfigureAwait(false)来防止死锁。但由于你提供的“类库”可能被用于UI 应用(eg:winform、wpf等)、旧版本ASP.NET应用、其他还存在context的应用。 2. 更好的解决方案是“始终使用 async,不要混合阻塞式代码和异步代码”。 因为当你在异步代码中阻塞程序,将失去异步代码带来的所有好处。并且异步代码释放当前线程带来的伸缩性也会失效。 3. 将ASP.NET项目升级为ASP.NET Core项目 推荐阅读: Async/Await FAQ(原文##译文) Stephen Cleary 的开源组件:AsyncEx Async/Await 异步编程中的最佳做法(原文##译文) (xishuai)ASP.NET混合阻塞式代码和异步代码,线程切换变化 分享到: 作者:滴答的雨 出处:http://www.cnblogs.com/heyuquan/ 本文版权归作者和博客园共有,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给出原文连接,否则保留追究法律责任的权利。 欢迎园友讨论下自己的见解,及向我推荐更好的资料。 本文如对您有帮助,还请多帮 【推荐】 下此文。 谢谢!!! (*^_^*) 技术群:185718116(广深莞·NET技术),欢迎你的加入 技术群:.NET研发交流(桂林)(.NET研发交流(桂林)),欢迎你的加入https://www.cnblogs.com/heyuquan/p/async-deadlock.html
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