FileStream.ReadAsync 有时会同步完成吗？答案

【问题标题】：Does FileStream.ReadAsync sometimes complete synchronously?FileStream.ReadAsync 有时会同步完成吗？
【发布时间】：2014-03-19 20:44:55
【问题描述】：

试试这个。使用单个按钮和按钮单击事件的以下代码设置新的 Windows 窗体应用程序：

private async void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
    using (var file = File.OpenRead(@"C:\Temp\Sample.txt"))
    {
        byte[] buffer = new byte[4096];
        int threadId = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId;
        int read = await file.ReadAsync(buffer, 0, buffer.Length).ConfigureAwait(false);
        Debug.Assert(threadId != Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    }
}

然后运行应用程序并快速单击按钮。如果您的经验与我相似，您会发现有时它会按预期工作，但有时 Debug.Assert 会失败。

根据我对ConfigureAwait as explained on Stephen Cleary’s blog 的理解，将false 传递给continueOnCapturedContext 应该指示任务不同步回“主”上下文（在这种情况下是UI 线程），并且应该继续执行线程池。

那么为什么断言会随机失败呢？我只能假设ReadAsync 有时不会在后台线程上完成，即它会同步完成。

此行为符合 KB 156932 - Asynchronous Disk I/O Appears as Synchronous on Windows：

大多数 I/O 驱动程序（磁盘、通信和其他）都有特殊情况代码，如果 I/O 请求可以“立即”完成，则操作将完成，ReadFile 或 WriteFile 函数将返回 TRUE。在所有方面，这些类型的操作似乎是同步。对于磁盘设备，一般来说，一个 I/O 请求可以是当数据缓存在内存中时“立即”完成。

我的假设和测试应用程序是否正确？ ReadAsync 方法有时可以同步完成吗？有没有办法保证始终在后台线程上继续执行？

这个问题对我的应用程序造成严重破坏，该应用程序使用 COM 对象，要求我始终知道哪个线程正在执行。

Windows 7 64 位，.NET 4.5.1

【问题讨论】：

您没有以异步模式打开文件有什么原因吗？
当使用指定“异步模式”的FileStream 重载打开文件时，我发现上述行为没有任何变化。

标签： c# asynchronous task-parallel-library

【解决方案1】：

ReadAsync 方法有时可以同步完成吗？

是的。由于操作系统级别和 .NET 流类型中的缓冲区，这种情况并不少见。

有没有办法保证执行将始终在后台线程上继续？

如果您总是希望代码在线程池线程上执行，请使用Task.Run：

private async void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
  using (var file = File.OpenRead(@"C:\Temp\Sample.txt"))
  {
    byte[] buffer = new byte[4096];
    int threadId = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId;
    int read = await file.ReadAsync(buffer, 0, buffer.Length).ConfigureAwait(false);
    await Task.Run(() =>
    {
      Debug.Assert(threadId != Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    }).ConfigureAwait(false);
  }
}

ConfigureAwait 是一个优化提示，而不是移动到后台线程的命令。如果操作已经完成，ConfigureAwait 无效。在这种情况下，await 跟在 "fast path" 之后，这实质上意味着它会同步继续，因此任何 ConfigureAwait 提示都会被忽略。

【讨论】：

谢谢斯蒂芬。那么我一个人在想ConfigureAwait 有点误导吗？我在 MSDN 上找到的任何内容都没有向我暗示这不仅仅是一个事实。例如，您的代码示例在Task.Run 上使用ConfigureAwait(false)。我有什么保证Task.Run 将在预期的上下文中完成，而不是FileStream.ReadAsync 使用相同的方法？
如果没有ConfigureAwait 调用，我的代码将完全一样地工作；它的效率会稍低一些。这是保证在线程池线程上运行的内部 Task.Run，而不是任何延续。

【解决方案2】：

如果文件读取在调用 await 之前同步完成，我相当肯定异步编译器魔法不会发生，并且在调用线程上同步继续执行。如果我想保证它在线程池线程上启动，我会使用Task.Run(() => file.ReadAsync(buffer, 0, buffer.Length)) 将工作排队到线程池。

【讨论】：

【解决方案3】：

当您在Task 上使用await 时，如果任务已经完成，代码将同步执行。然后在该任务上调用ConfigureAwait 将没有任何区别，因为不会涉及其他线程。

听起来如果数据在内存中（因为您正在重复读取同一个文件）file.ReadAsync 可以同步完成，因此它将在同一个线程上完成。

【讨论】：