【C#】并行编程实战:基于任务的异步编程基础(下)

        第八章介绍了 C# 中可用异步编程的实践和解决方案,还讨论了何时适合使用异步编程等。本章主要介绍 async 和 await 关键字。

        其实在之前的学习中,大家都已经了解过这两个关键字了,用得非常多。其实我觉得没有必要再赘述了,不过这里还是简单地看一看吧。

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        因为篇幅限制,本篇为下篇,主要内容为异步代码的异常处理和使用异步代码的一些注意事项。


3、异步代码的异常处理

        在使用同步代码的情况下,所有异常都将传播到堆栈顶部,直到它们被 try-catch 块处理或作为未处理的异常抛出为止。

        在使用异步方法时,调用堆栈是不一样的,因为线程先是从方法转换到线程池,然后又回到了线程池。

        接下来将通过示例来了解程序异常的表现:

        public static async Task ExceptionFunction()
        {
            Debug.Log($"开始执行异常方法!");
            await Task.Delay(1500);
            int x = 5;
            Debug.Log($"准备抛出异常!");
            Debug.Log(x / 0);
        }

        这里我们写一个错误方法,最后应该会出错,这里我们直接使用 Task.Run 来运行:

Task.Run(ExceptionFunction);

        结果显而易见,不会有异常的打印,代码直接在错误的地方中断了,而没有下文:

         使用 Thread 来调用上述代码也是一样的,不会抛出异常。

3.1、在 try-catch 外部创建任务

        示例代码如下:

        private void RunWithExceptionFuntion()
        {
            Task task = Task.Run(ExceptionFunction);
            try
            {
                task.ContinueWith(x =>
                {
                    Debug.Log(x.IsFaulted);
                });
            }
            catch (Exception ex)
            {
                Debug.LogError(ex.InnerException);//这样不会抛出异常
            }
        }

        这么写不会有异常抛出:

         try-catch 里没有对此错误有任何感知,就像从来没有发生过一样。 

3.2、在 try-catch 内部创建任务

        现在我们修改一下代码,在将 Task 的创建移动到 try-catch 内部:

        private void RunWithExceptionFuntion()
        {
            try
            {
                Task task = Task.Run(TestFunction.ExceptionFunction);
                task.ContinueWith(x =>
                {
                    Debug.Log(x.IsFaulted);
                });
            }
            catch (Exception ex)
            {
                Debug.LogError(ex.InnerException);
            }
        }

        与书上不一样的是,这样依然没有任何有异常抛出,执行结果和 3.1 一样。在第二章的时候已经说过这个问题了,需要将 Task 调回主线程(Task.Wait),才能正常执行报错。

3.3、用子线程收集子线程的异常

        但是直接调用 Task.Wait 会导致调用线程卡死,如果是主线程调用就会导致主线程卡死以等待异步。显然我们也不想调用线程等待,不然异步就没意义了。

        所以解决方案是:当我们需要启动子线程(Task B)时,先启动一个线程(Task A)来运行 Task B;之后 Task A等待 Task B 完成,以收集错误:
 

        private void RunWithExceptionFuntion()
        {
            RunExceptionFuntionAsync();
        }

        private async void RunExceptionFuntionAsync()
        {
            try
            {
                Task task = Task.Run(TestFunction.ExceptionFunction);
                await task;
                Debug.Log(task.IsFaulted);
            }
            catch (Exception ex)
            {
                Debug.LogError("出错了!");
                Debug.LogError(ex.Message);
            }
        }

简单写法就如上所示,这样就能正常打印出错误了。

3.4、返回 void 会导致程序崩溃?

        在书中提到这么一个案例:

        private void RunWithCrashFunction()
        {
            Task task = TestFunction.ExceptionFunction();
            Debug.Log($"RunWithCrashFunction End {task}");
        }

        如果上述代码返回的是 void 而不是 Task,则会导致程序崩溃。但实际上这个问题并不存在,在我的版本中根本过不了编译:

         这个语法在 ExceptionFunction ,返回值无论是 void 还是 Task 都不会报错,但是在调用时还是严格区分了 void 和 Task 的。所以即便返回值错误,IDE 也会自动帮我们检测出来。

        书上可能是老版本的 C# 了,现在的版本并不存在这种情况。

4、使用 PLINQ 实现异步

        其实使用 PLINQ 在 第四章:使用PLINQ 里已经详细讲解过了,这里就不赘述了。书上这一章节也没有讲什么新东西,可以跳过。

5、衡量异步代码的性能

        这里这本书先讲了一个示例:

        private async void RunWithWaitDebugAll()
        {
            int x = await Utils.WaitWithTask(1100);
            int y = await Utils.WaitWithTask(2100);
            int z = await Utils.WaitWithTask(1500);
            Debug.Log($"返回结果:{x + y + z}");
        }

        像这样的代码,虽然不会阻塞主线程,但是是串行的,任务是完成等待另一个依次执行。书上建议做如下行改造,将三个任务并行:

        private async void RunWithWaitDebugAll()
        {
            int[] ret = await Task.WhenAll(Utils.WaitWithTask(1000), Utils.WaitWithTask(1500), Utils.WaitWithTask(412));
            int sum = 0;
            foreach (var item in ret)
                sum += item;
            Debug.Log($"返回结果:{sum}");
        }

        个运行效果非常明显,同样是不会阻塞主线程,但是等待时间不是 3 个Task 之和,而是其中的最大值。显然在不少使用场景中,这样的写法是有优势的。当然,如果在业务上,确实需要串行以保证逻辑,还是可以使用第一种写法。

        简单地说,就是小任务尽量异步同时派发,用其他方法(例如信号灯、事件)来保证逻辑时序。

6、使用异步代码的准则

        这一章其实并不是我们想象中的一些干货、法则之类的,主要讲了以下事项:

        避免使用异步 void :在前面的章节看到了返回 void 的一些弊端,比如不能等待,或者无任务状态返回等。所以基本上能返回 Task 就返回 Task,这个其实也没什么好说的。

        在 ASP.NET 中会有一些死锁的问题:

Task.ConfigureAwait 方法 (System.Threading.Tasks) | Microsoft Learn配置用于等待此 Task的 awaiter。 icon-default.png?t=N6B9https://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/api/system.threading.tasks.task.configureawait?view=netstandard-2.1

        但是在 Unity 中使用 Task.Wait 并不会有这些问题。


7、本章小结

        本章感觉偏水……

        无非就是讨论了 async 和 await 两个关键字,然后在提出了 void 和 Task 的返回值之类的问题。但实际上这些问题在之前的章节学习中就已经涉及过了,还写了不少代码测试……

        最后还有就是说,尽量避免写需要切换任务上下文的代码,能并行就并行。当然这个还是根据业务需求来,并在实际工作中实践就好。

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