System.Threading.Timer 中异步操作的奇怪行为答案

【问题标题】：Strange behaviour with async operations inside System.Threading.TimerSystem.Threading.Timer 中异步操作的奇怪行为
【发布时间】：2018-04-22 05:27:05
【问题描述】：

简介：我有一个 Windows 服务，它监视其他应用程序和服务，如果它们在不同的时间间隔运行。该服务为每个受监视的应用程序（称为“监视器”）使用一个计时器（System.Threading.Timer）。不同类型的应用程序需要不同类型的监视器，有些同步工作，有些异步工作（例如，使用 HttpClient 的那些）。

所以我到了需要在计时器中进行异步调用的地步。我已将代码简化到极限，以便可以将其发布在这里。它可以直接运行到控制台项目中。我的问题是这段代码有一个非常奇怪的行为，因为引入了更多的计时器 - 它运行得越难，直到它根本没有响应（超过 20 个计时器）。监控运行时间不正是异步操作中设置的延迟（100ms）吗？

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Diagnostics;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;

namespace TestMain
{
    class TestMain
    {
        private static List<TestTimer> timers = new List<TestTimer>();

        static void Main(string[] args)
        {
            for (int i = 0; i < 20; i++)
            {
                TestMain.timers.Add(new TestTimer(i));
            }
            Console.WriteLine("Press [Enter] to exit.");
            Console.ReadLine();
        }

        public class TestTimer
        {
            public Int32 Id { get; private set; }
            private Timer timer;

            public TestTimer(Int32 id)
            {
                this.Id = id;
                this.timer = new Timer(this.Test, null, 1000, 30 * 1000);
            }

            private void Test(Object state)
            {
                TestWorker t = new TestWorker(this.Id);
                t.Run();
            }
        }

        public class TestWorker
        {
            public Int32 Id { get; private set; }
            private Stopwatch sw = new Stopwatch();

            public TestWorker(Int32 id) { this.Id = id; }

            public void Run()
            {
                this.RunAsync().Wait();
            }
            private async Task RunAsync()
            {
                this.Log(String.Format("Start[{0,2}]", this.Id));
                this.sw.Restart();

                await Task.Run(() => { System.Threading.Thread.Sleep(100); }).ConfigureAwait(false);

                this.sw.Stop();
                this.Log(String.Format("  End[{0,2}]   Duration=[{1}]", this.Id, (Int32)this.sw.ElapsedMilliseconds));
            }
            private void Log(String text)
            {
                Console.WriteLine(String.Format("{0,20}  {1}", DateTime.Now, text));
            }

        }
    }
}

我附加了一个带有运行的打印屏幕。 Console Printscreen

【问题讨论】：

异步操作完成后不再等待部分问题但线程间仍存在瓶颈的解决方案。对我来说正确的解决方案是使用 ThreadPool.SetMinThreads 的解决方案，因为它可以随时间扩展，因为在服务启动时，所有需要监控的应用程序（数量和类型）都是已知的，并且可以设置最小线程数因此。谢谢你的回答。

标签： c# asynchronous timer

【解决方案1】：

这是因为线程池如何管理其线程。线程池具有“最少”数量的线程（您可以使用ThreadPool.GetMinThreads 阅读）。默认情况下（这取决于 .NET 版本，但我们不会使事情复杂化）它与处理器内核的数量有关，例如在我的机器上是 8。当这 8 个线程很忙并且您需要更多时 - 线程池将首先等待一段时间让其中一个繁忙的线程可用（它将等待大约 1 秒），如果没有可用的线程 - 它将向池中添加一个线程。

定时器回调在线程池上执行。因此，当您的所有 20 个计时器同时触发它们的回调时 - 只有 8 个（在我的情况下）回调被执行。其余的排队，大约每秒执行一次（它们从线程池请求线程执行，但每次等待 1 秒，因为此时线程池中的所有线程都很忙）。他们很忙，因为您的计时器回调等待RunAsync 与Wait() 一起完成。所以只有在 12 (20-8) 秒后所有计时器回调都已执行。

当计时器回调执行时 - 它将Start 消息写入控制台并启动秒表。然后您通过执行Task.Run 从线程池请求另一个线程。所有这些请求都在计时器回调之后排队，因此只有在所有计时器启动后，您才会开始接收End 消息。

所以现在您有 20 个线程忙于等待 RunAsync 完成。首先Task.Run 请求另一个线程。该线程等待 100 毫秒，之后它是空闲的并且可以重用，因此任务池不会为每个 Task.Run 创建新线程并将重用这个线程（因为 100 毫秒小于 1 秒，它将等待一个线程可用）。

为了使这种行为更符合预期 - 将线程池中的最小线程设置为 ThreadPool.SetMinThread 到某个更大的值，或者在等待 RunAsync 完成时不要保持计时器回调线程。

【讨论】：

【解决方案2】：

System.Threading.Timer 正在使用线程池，所以线程数是有限制的，这就是你的经验。

监视器运行时间不正是异步操作中设置的延迟（100ms）吗？

这就是你想要的，但似乎线程忙等待任务完成甚至更长时间，因为里面的任务也想使用线程池中的线程。 p>

快速解决方法是使用即发即弃的方法 (credits)，这样计时器不会等待任何东西，而不是

public void Run()
{
    RunAsync().Wait();
}

做

public void Run()
{
    #pragma warning disable 4014
    RunAsync();
    #pragma warning restore 4014
}

【讨论】：