异步/等待顺序 I/O 绑定任务 [重复]

Question

我正在开发固件更新应用程序，并尝试使用 Async/Await 来避免阻塞 UI。我面临的问题是更新固件的过程需要按顺序进行一系列步骤（这不是异步的）。然而，当涉及 UI 以避免冻结应用程序时，看起来异步仍然是要走的路。那么我们如何才能不阻塞 UI，顺序完成一系列长时间运行的任务，又不吃不饱也不浪费线程呢？

这里有一个非异步的例子来说明这个问题：

public class FirmwareUpdateViewModel : ObservableObject
{
   //ctor
   public FirmwareUpdateViewModel()
   {
       // Process should start on page load
       updateFirmware();
   }

   private void updateFirmware()
   {
       //...

       DeviceHandshake();

       SendMessage(Commands.RestartDevice);

       GetFWFileData();

       WaitForDevice(timeout);

       SendMessage(PreliminaryData);

       //...
   }
}

我的第一次尝试是await Task.Run(() =>一切：

public class FirmwareUpdateViewModel : ObservableObject
{
   //ctor
   public FirmwareUpdateViewModel()
   {
       updateFirmwareAsync();
   }

   private async void updateFirmwareAsync()
   {
       //...

       await Task.Run(() => DeviceHandshakeAsync());

       await Task.Run(() => SendMessageAsync(Commands.RestartDevice));

       //...
   }
}

除了async void 之外，这里的问题是由于异步的病毒性质，当我在DeviceHandshakeAsync 中等待时，加上如果Task.Run() 在它自己的线程上运行，那么我们就浪费了大量的线程。

接下来我尝试删除 Task.Run(() => 并等待每个方法，但据我所知，当子方法遇到内部 await 并开始在前一个之前运行下一个子方法时，它们将返回完成。现在我正在尝试异步运行firmwareUpdate方法，但不等待子方法以保持它们同步并对抗病毒性质，但这会阻塞UI：

public class FirmwareUpdateViewModel : ObservableObject
{
   //ctor
   public FirmwareUpdateViewModel()
   {
       Result = new NotifyTaskComplete<bool>(updateFirmwareAsync());
   }

   private async Task<bool> updateFirmwareAsync()
   {
       //...

       DeviceHandshake();

       SendMessage(Commands.RestartDevice);

       //...
   }
}

这里的问题显然是没有awaits，我们在UI线程上同步运行。对于我来说，在这里理解正确的方法还没有“点击”。我们如何正确地做到这一点？

编辑：我意识到我遗漏了大部分问题...... USB 由同步的第 3 方库处理。所以我需要以某种方式包装这些函数以避免阻塞 UI：

public class FirmwareUpdateViewModel : ObservableObject
{
   //ctor
   public FirmwareUpdateViewModel()
   {
       // Don't block the UI with this
       updateFirmware();
   }

   private void updateFirmware()
   {
       //...
       // Run all non-blocking but sequentially
       DeviceHandshake();

       SendMessage(Commands.RestartDevice);

       GetFWFileData();

       WaitForDevice(timeout);

       SendMessage(PreliminaryData);

       //...
   }

   private void SendMessage(Command)
   {
      // Existing code, can't make async
      USBLibrary.Write(Command);

   }
}

这就是我如此困惑的原因，因为 async 想要传播但我不能在构造函数和结束库之间。

Answer 1

关于浪费了多少线程。这段代码：

private async void updateFirmwareAsync()
{
    //...
    await Task.Run(() => DeviceHandshakeAsync());
    await Task.Run(() => SendMessageAsync(Commands.RestartDevice));
    //...
}

...很可能浪费了几乎零线程。假设DeviceHandshakeAsync和SendMessageAsync方法是异步的，也就是说假设它们返回一个Task，那么ThreadPool线程将只用于调用这些方法并获取任务，然后立即释放回到线程池，因为线程没有其他事情要做。现在，一个表现良好的异步方法在调用时不会阻塞调用者，并且几乎立即返回一个不完整的Task。因此，除非这些方法表现不佳，否则ThreadPool 线程将在以微秒为单位的时间跨度内使用。

但是如果这两种方法是同步的呢？

private async void updateFirmwareAsync()
{
    //...
    await Task.Run(() => DeviceHandshake());
    await Task.Run(() => SendMessage(Commands.RestartDevice));
    //...
}

这段代码浪费了一个ThreadPool 线程。可能是同一个线程，或者可能是按顺序使用的两个不同线程。这个线程已经被创建（除非你的代码在那之前从未使用过ThreadPool），所以说线程被浪费了是夸大其词。更准确地说，在固件更新的整个过程中，将保留一个 ThreadPool 线程，因此无法进行其他工作。如果你的程序确实大量使用了ThreadPool线程，导致ThreadPoolstarvation引起的打嗝，你可以在应用初始化时通过调用ThreadPool.SetMinThreads方法抢先增加线程池。

顺便说一句，here 是我关于为什么在 UI 应用程序的事件处理程序中抢先使用 await Task.Run 是个好主意的论点。

Answer 2

我认为有两种方法可以解决这个问题。

1：

private async void updateFirmwareAsync()
{
   await Task.Run(() => 
   { 
       DeviceHandshakeAsync());
       SendMessage(Commands.RestartDevice);
       GetFWFileData();
       WaitForDevice(timeout);
       SendMessage(PreliminaryData);
   });
}

所以在单个任务中按顺序运行它们，或者

2：

private async void updateFirmwareAsync()
{
   await Task.Run(() => DeviceHandshakeAsync())
             .ContinueWith(() => SendMessage(Commands.RestartDevice))
             .ContinueWith(() => GetFWFileData())
             .ContinueWith(() => WaitForDevice(timeout))
             .ContinueWith(() => SendMessage(PreliminaryData))
   });
}

在实践中，它们的实现大致相同，尽管 (1) 保证它们都在同一个线程中运行，而 (2) 意味着它们可能在不同的线程中运行，所以更像你最初的多个 await 想法。

Answer 3

你应该链接函数 ConfigureAwait：

 public async void FirmwareUpdateViewModel() {
     await updateFirmwareAsync().ConfigureAwait(false);
 }

这将让您异步调用任务而无需等待它完成，这会导致用户界面停止绘制。