Asynchroniczne pułapki lambda

Asynchroniczne lambdy i anonimowe metody to zaawansowane funkcje, które umożliwiają tworzenie delegatów reprezentujących operacje asynchroniczne. Używaj ich z interfejsami API przeznaczonymi dla delegatów asynchronicznych. W tym artykule najpierw przedstawiono odpowiednie wzorce, a następnie wyjaśniono, co może być problematyczne podczas przekazywania asynchronicznych wyrażeń lambda do API, które oczekują synchronicznych delegatów.

Asynchroniczne lambdy przypisane do Action delegatów

Utwórz przeciążenie, które akceptuje Func<Task> i oczekuje na wynik:

public static class TimingHelperFixed
{
    public static double Time(Action action, int iterations = 10)
    {
        var sw = Stopwatch.StartNew();
        for (int i = 0; i < iterations; i++)
            action();
        return sw.Elapsed.TotalSeconds / iterations;
    }

    public static async Task<double> TimeAsync(Func<Task> func, int iterations = 10)
    {
        var sw = Stopwatch.StartNew();
        for (int i = 0; i < iterations; i++)
            await func();
        return sw.Elapsed.TotalSeconds / iterations;
    }
}

public static class ActionFixDemo
{
    public static async Task Run()
    {
        // Now the async lambda maps to Func<Task>, and
        // the timer awaits each iteration to complete.
        double seconds = await TimingHelperFixed.TimeAsync(async () =>
        {
            await Task.Delay(100);
        }, iterations: 3);
        Console.WriteLine($"Async (fixed): {seconds:F4}s per iteration");
    }
}

Public Module TimingHelperFixed
    Public Function Time(action As Action, Optional iterations As Integer = 10) As Double
        Dim sw = Stopwatch.StartNew()
        For i As Integer = 0 To iterations - 1
            action()
        Next
        Return sw.Elapsed.TotalSeconds / iterations
    End Function

    Public Async Function Time(func As Func(Of Task), Optional iterations As Integer = 10) As Task(Of Double)
        Dim sw = Stopwatch.StartNew()
        For i As Integer = 0 To iterations - 1
            Await func()
        Next
        Return sw.Elapsed.TotalSeconds / iterations
    End Function
End Module

Public Module ActionFixDemo
    Public Async Function Run() As Task
        ' Now the async lambda maps to Func(Of Task), and
        ' the timer waits for each iteration to complete.
        Dim seconds As Double = Await TimingHelperFixed.Time(
            Async Function()
                Await Task.Delay(100)
            End Function, iterations:=3)
        Console.WriteLine($"Async (fixed): {seconds:F4}s per iteration")
    End Function
End Module

Za każdym razem, gdy przekazujesz asynchroniczne wyrażenie lambda do metody, zweryfikuj typ delegata parametru. Jeśli parametr to Action, Action<T> lub dowolny inny delegat zwracający void, przełącz na delegata zwracającego zadania dla operacji asynchronicznych.

Asynchroniczne wyrażenie lambda może być zgodne z typem delegata zwracającego void, na przykład Action, oprócz Func<Task>. Gdy parametr docelowy jest Action, kompilator mapuje asynchroniczną lambdę na metodę async void. Wywołujący nie ma sposobu na śledzenie zakończenia.

Rozważ pomocnik chronometrażu, który akceptuje element Action:

public static class TimingHelper
{
    public static double Time(Action action, int iterations = 10)
    {
        var sw = Stopwatch.StartNew();
        for (int i = 0; i < iterations; i++)
            action();
        return sw.Elapsed.TotalSeconds / iterations;
    }
}

public static class ActionPitfallDemo
{
    public static void Run()
    {
        // Synchronous lambda — timing is accurate.
        double syncSeconds = TimingHelper.Time(() =>
        {
            Thread.Sleep(100);
        }, iterations: 3);
        Console.WriteLine($"Sync: {syncSeconds:F4}s per iteration");

        // Async lambda — becomes async void, returns immediately.
        double asyncSeconds = TimingHelper.Time(async () =>
        {
            await Task.Delay(100);
        }, iterations: 3);
        Console.WriteLine($"Async (buggy): {asyncSeconds:F4}s per iteration");
    }
}

Public Module TimingHelper
    Public Function Time(action As Action, Optional iterations As Integer = 10) As Double
        Dim sw = Stopwatch.StartNew()
        For i As Integer = 0 To iterations - 1
            action()
        Next
        Return sw.Elapsed.TotalSeconds / iterations
    End Function
End Module

Public Module ActionPitfallDemo
    Public Sub Run()
        ' Synchronous lambda — timing is accurate.
        Dim syncSeconds As Double = TimingHelper.Time(
            Sub() Thread.Sleep(100), iterations:=3)
        Console.WriteLine($"Sync: {syncSeconds:F4}s per iteration")

        ' Async lambda — becomes Async Sub, returns immediately.
        Dim asyncSeconds As Double = TimingHelper.Time(
            Async Sub() Await Task.Delay(100), iterations:=3)
        Console.WriteLine($"Async (buggy): {asyncSeconds:F4}s per iteration")
    End Sub
End Module

Po przekazaniu synchronicznej lambdy mierzony czas jest dokładny. W przypadku asynchronicznej lambdy Action delegat zwraca natychmiast, gdy await zostanie zgłoszona, więc timer przechwytuje tylko synchronizowaną część zamiast pełnej operacji.

Parallel.ForEach z asynchronicznymi lambdami

W .NET 6 i nowszych użyj ForEachAsync, który akceptuje Func<TSource, CancellationToken, ValueTask>:

public static class ParallelForEachFixDemo
{
    public static async Task RunAsync()
    {
        var sw = Stopwatch.StartNew();
        await Parallel.ForEachAsync(
            Enumerable.Range(0, 10),
            new ParallelOptions { MaxDegreeOfParallelism = 4 },
            async (i, ct) =>
            {
                await Task.Delay(200, ct);
            });
        Console.WriteLine($"Parallel.ForEachAsync (fixed): {sw.Elapsed.TotalSeconds:F2}s");
    }
}

Public Module ParallelForEachFixDemo
    Private Function ProcessItemAsync(i As Integer, ct As CancellationToken) As ValueTask
        Return New ValueTask(Task.Delay(200, ct))
    End Function

    Public Async Function RunAsync() As Task
        Dim sw = Stopwatch.StartNew()
        Await Parallel.ForEachAsync(
            Enumerable.Range(0, 10),
            New ParallelOptions With {.MaxDegreeOfParallelism = 4},
            AddressOf ProcessItemAsync)
        Console.WriteLine($"Parallel.ForEachAsync (fixed): {sw.Elapsed.TotalSeconds:F2}s")
    End Function
End Module

Alternatywnie przekształć elementy w zadania i użyj polecenia WhenAll:

public static class WhenAllAlternativeDemo
{
    public static async Task RunAsync()
    {
        var sw = Stopwatch.StartNew();
        var tasks = Enumerable.Range(0, 10)
            .Select(async i =>
            {
                await Task.Delay(200);
            });
        await Task.WhenAll(tasks);
        Console.WriteLine($"Task.WhenAll: {sw.Elapsed.TotalSeconds:F2}s");
    }
}

Public Module WhenAllAlternativeDemo
    Public Async Function RunAsync() As Task
        Dim sw = Stopwatch.StartNew()
        Dim tasks = Enumerable.Range(0, 10).
            Select(Async Function(i)
                       Await Task.Delay(200)
                   End Function)
        Await Task.WhenAll(tasks)
        Console.WriteLine($"Task.WhenAll: {sw.Elapsed.TotalSeconds:F2}s")
    End Function
End Module

ForEach akceptuje parametr ciała Action<T>. Przekazywanie asynchronicznej lambda tworzy delegata asynchronicznego typu void. Parallel.ForEach funkcja zwraca, gdy tylko każdy delegat osiągnie swój pierwszy wynik await:

public static class ParallelForEachBugDemo
{
    public static void Run()
    {
        var sw = Stopwatch.StartNew();
        Parallel.ForEach(Enumerable.Range(0, 10), async i =>
        {
            await Task.Delay(200);
        });
        // Completes almost immediately — the async lambdas are fire-and-forget.
        Console.WriteLine($"Parallel.ForEach (buggy): {sw.Elapsed.TotalSeconds:F2}s");
    }
}

Public Module ParallelForEachBugDemo
    Public Sub Run()
        Dim sw = Stopwatch.StartNew()
        Parallel.ForEach(Enumerable.Range(0, 10),
            Async Sub(i As Integer)
                Await Task.Delay(200)
            End Sub)
        ' Completes almost immediately — the async lambdas are fire-and-forget.
        Console.WriteLine($"Parallel.ForEach (buggy): {sw.Elapsed.TotalSeconds:F2}s")
    End Sub
End Module

Pętla kończy się w milisekundach zamiast oczekiwanej długości czasu, ponieważ asynchroniczne lambdy stają się operacjami typu fire-and-forget.

Task.Factory.StartNew z asynchronicznymi lambdami

Run automatycznie odpakowuje asynchroniczne lambdy. Akceptuje przeciążenia Func<Task> oraz Func<Task<TResult>>, i zwraca zadanie wewnętrzne.

public static class StartNewFix1Demo
{
    public static async Task RunAsync()
    {
        var sw = Stopwatch.StartNew();
        await Task.Run(async () =>
        {
            await Task.Delay(1000);
        });
        Console.WriteLine($"Task.Run (fixed): {sw.Elapsed.TotalSeconds:F2}s");
    }
}

Public Module StartNewFix1Demo
    Public Async Function RunAsync() As Task
        Dim sw = Stopwatch.StartNew()
        Await Task.Run(Async Function()
                           Await Task.Delay(1000)
                       End Function)
        Console.WriteLine($"Task.Run (fixed): {sw.Elapsed.TotalSeconds:F2}s")
    End Function
End Module

Jeśli potrzebujesz opcji specyficznych dla StartNew (takich jak LongRunning), wywołaj na wyniku Unwrap:

public static class StartNewFix2Demo
{
    public static async Task RunAsync()
    {
        var sw = Stopwatch.StartNew();
        await Task.Factory.StartNew(async () =>
        {
            await Task.Delay(1000);
        }).Unwrap();
        Console.WriteLine($"StartNew + Unwrap (fixed): {sw.Elapsed.TotalSeconds:F2}s");
    }
}

Public Module StartNewFix2Demo
    Public Async Function RunAsync() As Task
        Dim sw = Stopwatch.StartNew()
        Await Task.Factory.StartNew(Async Function()
                                        Await Task.Delay(1000)
                                    End Function).Unwrap()
        Console.WriteLine($"StartNew + Unwrap (fixed): {sw.Elapsed.TotalSeconds:F2}s")
    End Function
End Module

Po przekazaniu asynchronicznego wyrażenia lambda do StartNew, zwracany typ to Task<Task> (lub Task<Task<TResult>>). Zadanie zewnętrzne reprezentuje tylko synchroniczną część delegata — kończy się przy pierwszym zwracaniu awaitwartości . Zadanie wewnętrzne reprezentuje pełną operację asynchroniczną:

public static class StartNewBugDemo
{
    public static async Task RunAsync()
    {
        var sw = Stopwatch.StartNew();
        // t is Task<Task> — the outer task completes at the first yielding await.
        Task<Task> t = Task.Factory.StartNew(async () =>
        {
            await Task.Delay(1000);
        });
        await t; // Awaits only the outer task.
        Console.WriteLine($"StartNew (buggy): {sw.Elapsed.TotalSeconds:F2}s");
    }
}

Public Module StartNewBugDemo
    Public Async Function RunAsync() As Task
        Dim sw = Stopwatch.StartNew()
        ' t is Task(Of Task) — the outer task completes at the first yielding Await.
        Dim t As Task(Of Task) = Task.Factory.StartNew(Async Function()
                                                           Await Task.Delay(1000)
                                                       End Function)
        Await t ' Awaits only the outer task.
        Console.WriteLine($"StartNew (buggy): {sw.Elapsed.TotalSeconds:F2}s")
    End Function
End Module

Jeśli traktujesz zadanie zewnętrzne jako całą operację, będziesz obserwować ukończenie, zanim faktycznie zakończy się praca asynchroniczna.

Podsumowanie

Po przekazaniu asynchronicznej funkcji lambda do dowolnej metody, sprawdź typ delegata celowego parametru.

Typ delegata Zachowanie asynchroniczne Ryzyko
Func<Task>, Func<Task<T>> Obiekt wywołujący otrzymuje zadanie odnoszące się do ukończenia Bezpieczny
Action, Action<T> Staje się asynchroniczny — obiekt wywołujący nie może obserwować ukończenia High
Func<TResult> gdzie TResult jest Task Zwraca Task<Task>—zadanie zewnętrzne nie reprezentuje pełnej pracy Średni

Zobacz także

  • Last updated on