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ASP.NET sync over async（異步中同步，什么鬼？）

本文轉載自   查看原文   2015-07-08 13:16   10016    [23]小菜學習編程-ASP.NET/ [12]ASP.NET MVC/ [15]小菜學習編程-MVC/ [11]ASP.NET

async/await 是我們在 ASP.NET 應用程序中，寫異步代碼最常用的兩個關鍵字，使用它倆，我們不需要考慮太多背后的東西，比如異步的原理等等，如果你的 ASP.NET 應用程序是異步到底的，包含數據庫訪問異步、網絡訪問異步、服務調用異步等等，那么恭喜你，你的應用程序是沒問題的，但有一種情況是，你的應用程序代碼比較老，是同步的，但現在你需要調用異步代碼，這該怎么辦呢？有人可能會說，很簡單啊，不是有個 .Result 嗎？但事實真的就這么簡單嗎？我們來探究下。

首先，放出幾篇經典文章：

上面文章的內容，我們后面會說。光看不練假把式，所以，如果真正要體會 sync over async，我們還需要自己動手進行測試：

  • 1. 異步調用使用 .Result，同步調用使用 .Result
  • 2. 異步調用使用 await，同步調用使用 Task.Run
  • 3. 異步調用使用 await，同步調用使用 .Result
  • 4. 異步調用使用 Task.Run，同步調用使用 .Result
  • 5. 異步調用使用 await .ConfigureAwait(true)，同步調用使用 .Result
  • 6. 異步調用使用 await .ConfigureAwait(false)，同步調用使用 .Result
  • 7. 異步調用使用 await，異步調用使用 await
  • 8. 測試總結

先說明一下，在測試代碼中，異步調用使用的是 HttpClient.GetAsync 方法，並且測試請求執行兩次，關於具體的分析，后面再進行說明。

1. 異步調用使用 .Result，同步調用使用 .Result

測試代碼：

[Route("")]
[HttpGet]
public string Index()
{
    System.Diagnostics.Debug.WriteLine("Thread.CurrentThread.ManagedThreadId1:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    var result = Test();
    System.Diagnostics.Debug.WriteLine("Thread.CurrentThread.ManagedThreadId4:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    return result;
}

public static string Test()
{
    System.Diagnostics.Debug.WriteLine("Thread.CurrentThread.ManagedThreadId2:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    using (var client = new HttpClient())
    {
        var response = client.GetAsync(url).Result;
        System.Diagnostics.Debug.WriteLine("Thread.CurrentThread.ManagedThreadId3:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
        return response.Content.ReadAsStringAsync().Result;
    }
}

輸出結果：

Thread.CurrentThread.ManagedThreadId1:13
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId2:13
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId3:13
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId4:13
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId1:6
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId2:6
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId3:6
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId4:6

簡單總結：同步代碼中調用異步，上面的測試代碼應該是我們最常寫的，為什么沒有出現線程阻塞，頁面卡死的情況呢？而且代碼中調用了 GetAsync，為什么請求線程只有一個？后面再說，我們接着測試。

2. 異步調用使用 await，同步調用使用 Task.Run

測試代碼：

[Route("")]
[HttpGet]
public string Index()
{
    System.Diagnostics.Debug.WriteLine("Thread.CurrentThread.ManagedThreadId1:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    var result = Task.Run(() => Test2()).Result;
    System.Diagnostics.Debug.WriteLine("Thread.CurrentThread.ManagedThreadId4:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    return result;
}

public static async Task<string> Test2()
{
    System.Diagnostics.Debug.WriteLine("Thread.CurrentThread.ManagedThreadId2:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    using (var client = new HttpClient())
    {
        var response = await client.GetAsync(url);
        System.Diagnostics.Debug.WriteLine("Thread.CurrentThread.ManagedThreadId3:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
        return await response.Content.ReadAsStringAsync();
    }
}

輸出結果：

Thread.CurrentThread.ManagedThreadId1:6
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId2:7
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId3:11
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId4:6
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId1:6
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId2:7
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId3:12
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId4:6

簡單總結：根據上面的輸出結果，我們發現，在一個請求過程中，總共會出現三個線程，一個是開始的請求線程，接着是 Task.Run 創建的一個線程，然后是異步方法中 await 等待的執行線程，需要注意的是，ManagedThreadId1 和 ManagedThreadId4 始終是一樣的。

3. 異步調用使用 await，同步調用使用 .Result

測試代碼：

[Route("")]
[HttpGet]
public string Index()
{
    System.Diagnostics.Debug.WriteLine("Thread.CurrentThread.ManagedThreadId1:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    var result = Test3().Result;
    System.Diagnostics.Debug.WriteLine("Thread.CurrentThread.ManagedThreadId4:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    return result;
}

public static async Task<string> Test3()
{
    System.Diagnostics.Debug.WriteLine("Thread.CurrentThread.ManagedThreadId2:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    using (var client = new HttpClient())
    {
        var response = await client.GetAsync(url);
        System.Diagnostics.Debug.WriteLine("Thread.CurrentThread.ManagedThreadId3:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
        return await response.Content.ReadAsStringAsync();
    }
}

輸出結果：

Thread.CurrentThread.ManagedThreadId1:5
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId2:5

簡單總結：首先，頁面是卡死狀態，ManagedThreadId3 並沒有輸出，也就是執行到 await client.GetAsync 的時候，線程就阻塞了。

4. 異步調用使用 Task.Run，同步調用使用 .Result

測試代碼：

[Route("")]
[HttpGet]
public string Index()
{
    System.Diagnostics.Debug.WriteLine("Thread.CurrentThread.ManagedThreadId1:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    var result = Test4().Result;
    System.Diagnostics.Debug.WriteLine("Thread.CurrentThread.ManagedThreadId4:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    return result;
}

public static async Task<string> Test4()
{
    System.Diagnostics.Debug.WriteLine("Thread.CurrentThread.ManagedThreadId2:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    return await Task.Run(() =>
    {
        Thread.Sleep(1000);
        System.Diagnostics.Debug.WriteLine("Thread.CurrentThread.ManagedThreadId3:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
        return "xishuai";
    });
}

輸出結果：

Thread.CurrentThread.ManagedThreadId1:6
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId2:6
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId3:7

簡單總結：和第三種情況一樣，頁面也是卡死狀態，但不同的是，ManagedThreadId3 是輸出的，測試它的主要目的是和第三種情況形成對比，以便了解 HttpClient.GetAsync 中到底是什么鬼？

5. 異步調用使用 await .ConfigureAwait(true)，同步調用使用 .Result

測試代碼：

[Route("")]
[HttpGet]
public string Index()
{
    System.Diagnostics.Debug.WriteLine("Thread.CurrentThread.ManagedThreadId1:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    var result = Test5().Result;
    System.Diagnostics.Debug.WriteLine("Thread.CurrentThread.ManagedThreadId4:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    return result;
}

public static async Task<string> Test5()
{
    System.Diagnostics.Debug.WriteLine("Thread.CurrentThread.ManagedThreadId2:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    using (var client = new HttpClient())
    {
        var task = client.GetAsync(url);
        var response = await task.ConfigureAwait(true);
        System.Diagnostics.Debug.WriteLine("Thread.CurrentThread.ManagedThreadId3:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
        return await response.Content.ReadAsStringAsync();
    }
}

輸出結果：

Thread.CurrentThread.ManagedThreadId1:6
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId2:6

簡單總結：和上面兩種情況一樣，頁面也是卡死狀態，它的效果和第三種完全一樣，ManagedThreadId3 都沒有輸出的。

6. 異步調用使用 await .ConfigureAwait(false)，同步調用使用 .Result

測試代碼：

[Route("")]
[HttpGet]
public string Index()
{
    System.Diagnostics.Debug.WriteLine("Thread.CurrentThread.ManagedThreadId1:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    var result = Test6().Result;
    System.Diagnostics.Debug.WriteLine("Thread.CurrentThread.ManagedThreadId4:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    return result;
}

public static async Task<string> Test6()
{
    System.Diagnostics.Debug.WriteLine("Thread.CurrentThread.ManagedThreadId2:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    using (var client = new HttpClient())
    {
        var task = client.GetAsync(url);
        var response = await task.ConfigureAwait(false);
        System.Diagnostics.Debug.WriteLine("Thread.CurrentThread.ManagedThreadId3:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
        return await response.Content.ReadAsStringAsync();
    }
}

輸出結果：

Thread.CurrentThread.ManagedThreadId1:6
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId2:6
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId3:10
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId4:6
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId1:8
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId2:8
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId3:11
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId4:8

簡單總結：和第五種情況形成對比，僅僅只是把 ConfigureAwait 參數設置為 false，結果卻完全不同。

7. 異步調用使用 await，異步調用使用 await

測試代碼：

[Route("")]
[HttpGet]
public async Task<string> Index()
{
    System.Diagnostics.Debug.WriteLine("Thread.CurrentThread.ManagedThreadId1:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    var result = await Test7();
    System.Diagnostics.Debug.WriteLine("Thread.CurrentThread.ManagedThreadId4:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    return result;
}

public static async Task<string> Test7()
{
    System.Diagnostics.Debug.WriteLine("Thread.CurrentThread.ManagedThreadId2:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    using (var client = new HttpClient())
    {
        var response = await client.GetAsync(url);
        System.Diagnostics.Debug.WriteLine("Thread.CurrentThread.ManagedThreadId3:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
        return await response.Content.ReadAsStringAsync();
    }
}

輸出結果：

Thread.CurrentThread.ManagedThreadId1:6
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId2:6
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId3:12
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId4:12
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId1:7
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId2:7
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId3:8
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId4:8

簡單總結：注意這是異步的寫法，調用和被調用方法都是異步的，從輸出的結果中，我們就會發現，這種情況和上面的六種情況，有一個最明顯的區別就是，請求線程和結束線程不是同一個，說明什么呢？線程是異步等待的。

8. 測試總結

先梳理一下測試結果：

  1. 異步調用使用 .Result，同步調用使用 .Result：通過，始終一個線程。
  2. 異步調用使用 await，同步調用使用 Task.Run：通過，三個線程，請求開始和結束為相同線程。
  3. 異步調用使用 await，同步調用使用 .Result：卡死，線程阻塞。
  4. 異步調用使用 Task.Run，同步調用使用 .Result：卡死，線程阻塞。
  5. 異步調用使用 await .ConfigureAwait(true)，同步調用使用 .Result：卡死，線程阻塞。
  6. 異步調用使用 await .ConfigureAwait(false)，同步調用使用 .Result：通過，兩個線程，await 執行為單獨一個線程。
  7. 異步調用使用 await，異步調用使用 await：通過，兩個線程，請求開始和結束為不同線程。

上面這么多的測試情況，看起來可能有些暈，我們先從最簡單的第二種情況開始分析下，首先，頁面是同步方法，請求線程可以看作是一個主線程 1，然后通過 Task.Run 創建線程 2，讓它去執行 Test2 方法，需要注意的是，這時候主線程 1 並不會往下執行（從輸出結果可以看出），它會等待線程 2 執行，主要是等待線程 2 執行返回結果，在 Test2 方法中，一切是異步方法，await client.GetAsync 會創建又一個線程 3 去執行，並且線程 2 等待它返回結果，然后最終回到線程 1 上，在整個過程中，雖然有三個線程，但這三個線程並不是同時工作的，而是一個執行之后等待另一個執行的結果，所以整個執行過程還是同步的。

第三種和第二種情況的不同就是，異步調用由 Task.Run 改成了 .Result，然后就造成了頁面卡死，在 Don't Block on Async Code 這篇文章中，就是詳細說明的這種情況，為什么會卡死呢？其實你從同樣卡死的第四種情況和第五種情況中，可以發現一些線索，ConfigureAwait 的說明是：試圖繼續回奪取的原始上下文，則為 true；否則為 false。什么意思呢？就是它可以變身為請求線程，最能體現出這一點的是，如果設置為 true，那么在這個線程中，就可以訪問 HttpContext.Current，那為什么在同步調用中，設置為 true 就造成頁面卡死呢？我們分析一下，頁面是同步方法，請求線程可以看作是一個主線程 1，然后調用 Test3 異步方法，這時候主線程 1，會在這里等待異步的執行結果，在 Test3 方法中創建一個線程 2，因為把 ConfigureAwait 設置為了 true，那么線程 2 就想把自己變身成為請求線程（謀權篡位），也就是線程 1，但是人家線程 1 現在正在門口等它呢？線程 2 卻想占有線程 1 的地位，很顯然，這是不成功的，那什么情況下可以謀權篡位成功呢？就是線程 1 不在，也就是線程 1 回到線程池中了，這就是異步等待的效果，也是它的威力。

針對第三種情況，簡單畫了一個示意圖：

在第五種情況中，因為把 ConfigureAwait 設置為 false，線程 2 不想謀權篡位了，它只想老老實實的做事，把執行結果返回給請求線程 1，那么整個請求執行過程就是順利的。

同步調用異步測試中，還剩一個第一種情況，它和其他情況不同的是，沒有異步方法，只是使用的是 .Result，那為什么它是通過的？並且線程始終是一個呢？首先，頁面請求開始，創建一個請求線程 1，因為 Test 方法並不是異步方法，所以還是線程 1 去執行它，執行到了 client.GetAsync 這一步，因為沒有使用 await，所以並不會創建一個線程去執行它，並且最終的是，雖然 GetAsync 是異步方法，但再其實現代碼中，設置了 ConfigureAwait(false)：

async Task<HttpResponseMessage> SendAsyncWorker(HttpRequestMessage request, HttpCompletionOption completionOption, CancellationToken cancellationToken)
{
    using (var lcts = CancellationTokenSource.CreateLinkedTokenSource(cts.Token, cancellationToken))
    {
        lcts.CancelAfter(timeout);

        var task = base.SendAsync(request, lcts.Token);
        if (task == null)
            throw new InvalidOperationException("Handler failed to return a value");

        var response = await task.ConfigureAwait(false);//重點
        if (response == null)
            throw new InvalidOperationException("Handler failed to return a response");

        //
        // Read the content when default HttpCompletionOption.ResponseContentRead is set
        //
        if (response.Content != null && (completionOption & HttpCompletionOption.ResponseHeadersRead) == 0)
        {
            await response.Content.LoadIntoBufferAsync(MaxResponseContentBufferSize).ConfigureAwait(false);
        }

        return response;
    }
}

所以，整個過程應該是這樣的，在測試代碼中始終是一個請求線程在執行，並且在 client.GetAsync 的執行中，會創建另外一個線程 2 去執行，然后線程 1 等待線程 2 的執行結果，因為 GetAsync 的實現並不在測試代碼中，所以表現出來就是一個線程在執行，雖然是異步方法，但它和同步方法一樣，為什么？因為線程始終在等待另一個線程的執行結果，也就是說，在某一時刻，始終是一個線程在執行，其余線程都在等待。

sync over async（異步中同步）是否可行？通過上面的測試結果可以得出是可行的，但要注意一些寫法問題：

  • 異步調用使用 .Result，而不能出現 await。
  • 不能出現 ConfigureAwait(true)。
  • 可以使用 Task.Run，但僅限於不返回結果的執行線程。

當然最好的方式是異步到底。


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