Armadilhas lambda assíncronas

Lambdas assíncronos e métodos anónimos são funcionalidades poderosas que permitem criar delegados que representam operações assíncronas. Use-as com APIs desenhadas para delegados assíncronos. Este artigo mostra primeiro os padrões corretos e depois explica o que corre mal quando se passam lambdas assíncronas para APIs que esperam delegados síncronos.

Lambdas assíncronos atribuídos aos Action delegados

Crie uma sobrecarga que aceite Func<Task> e aguarde o resultado:

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

Sempre que passares um lambda assíncrono para um método, verifica o tipo delegado do parâmetro. Se o parâmetro for Action, Action<T>, ou qualquer outro delegado que retorne o void, mude para um delegado que retorna tarefas para operações assíncronas.

Um "lambda" assíncrono pode corresponder a um tipo de delegado que retorna void, como Action, além de Func<Task>. Quando o parâmetro alvo é um Action, o compilador mapeia o lambda assíncrono para um método void assíncrono. O chamador não tem como acompanhar a conclusão.

Considere um ajudante de temporização que aceite um 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

Quando passa um lambda síncrono, o tempo medido é preciso. Com um lambda assíncrono, o Action delegado retorna assim que o primeiro await retorna, pelo que o temporizador captura apenas a parte síncrona em vez da operação completa.

Parallel.ForEach com lambdas assíncronos

No .NET 6 e versões posteriores, use ForEachAsync, que aceita um 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

Alternativamente, projeta os itens em tarefas e usa 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 aceita um Action<T> para o seu parâmetro corpo. Passar um lambda assíncrono cria um delegado assíncrono que não retorna valor. Parallel.ForEach retorna assim que cada delegado atinge o seu primeiro ponto de rendimentoawait

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

O ciclo conclui-se em milissegundos em vez da duração esperada porque os lambdas assíncronos tornam-se operações de disparar e esquecer.

Task.Factory.StartNew com lambdas assíncronos

Run desdobra automaticamente as lambdas assíncronas. Aceita as sobrecargas Func<Task> e Func<Task<TResult>> e devolve a tarefa interna:

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

Se precisar de opções específicas de StartNew (como LongRunning), chame Unwrap no resultado:

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

Quando passa um lambda assíncrono para StartNew, o tipo de retorno é Task<Task> (ou Task<Task<TResult>>). A tarefa exterior representa apenas a parte síncrona do delegado — conclui no primeiro ponto de rendição await. A tarefa interna representa a operação assíncrona completa:

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

Se considerar a tarefa externa como toda a operação, observará a conclusão antes que o trabalho assíncrono realmente termine.

Resumo

Quando passas um lambda assíncrono para qualquer método, verifica o tipo de delegado do parâmetro de destino:

Tipo de delegado Comportamento assíncrono Risco
Func<Task>, Func<Task<T>> O chamador recebe uma tarefa que representa a conclusão de algo específico. Seguro
Action, Action<T> Torna-se vazio assíncrono—o chamador não consegue observar a conclusão Alto
Func<TResult> onde TResult é Task Retornos Task<Task>— tarefa externa não representa trabalho completo Medium

Consulte também

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