为什么运行一百个异步任务比运行一百个线程花费更长的时间？

Question

为什么运行一百个异步任务比运行一百个线程花费更长的时间？

我有以下测试类：

public class AsyncTests
{

    public void TestMethod1()
    {
        var tasks = new List<Task>();

        for (var i = 0; i < 100; i++)
        {
            var task = new Task(Action);
            tasks.Add(task);
            task.Start();
        }

        Task.WaitAll(tasks.ToArray());            
    }


    public void TestMethod2()
    {
        var threads = new List<Thread>();

        for (var i = 0; i < 100; i++)
        {
            var thread = new Thread(Action);
            threads.Add(thread);
            thread.Start();
        }

        foreach (var thread in threads)
        {
            thread.Join();
        }
    }

    private void Action()
    {
        var task1 = LongRunningOperationAsync();
        var task2 = LongRunningOperationAsync();
        var task3 = LongRunningOperationAsync();
        var task4 = LongRunningOperationAsync();
        var task5 = LongRunningOperationAsync();

        Task[] tasks = {task1, task2, task3, task4, task5};
        Task.WaitAll(tasks);
    }

    public async Task<int> LongRunningOperationAsync()
    {
        var sw = Stopwatch.StartNew();

        await Task.Delay(500);

        Debug.WriteLine("Completed at {0}, took {1}ms", DateTime.Now, sw.Elapsed.TotalMilliseconds);

        return 1;
    }
}

据我所知，TestMethod1 和 TestMethod2 应该完全一样。一个使用 TPL，两个使用普通的普通线程。一个需要 1:30 分钟，两个需要 0.54 秒。

为什么？

Answer 1

Action 方法当前正在使用Task.WaitAll(tasks) 阻塞。默认情况下使用Task 时，将使用ThreadPool 执行，这意味着您正在阻塞共享的ThreadPool 线程。

尝试以下方法，您将看到相同的性能：

1. 添加Action的非阻塞实现，我们称之为ActionAsync

   private Task ActionAsync()
   {
       var task1 = LongRunningOperationAsync();
       var task2 = LongRunningOperationAsync();
       var task3 = LongRunningOperationAsync();
       var task4 = LongRunningOperationAsync();
       var task5 = LongRunningOperationAsync();
   
       Task[] tasks = {task1, task2, task3, task4, task5};
       return Task.WhenAll(tasks);
   }
   

2. 修改TestMethod1以正确处理新的Task返回ActionAsync方法

   public void TestMethod1()
   {
       var tasks = new List<Task>();
   
       for (var i = 0; i < 100; i++)
       {
           tasks.Add(Task.Run(new Func<Task>(ActionAsync)));
       }
   
       Task.WaitAll(tasks.ToArray());            
   }
   

性能缓慢的原因是ThreadPool 会在需要时“缓慢”生成新线程，如果您阻塞了它可用的少数线程，您会遇到明显的减速。这就是为什么ThreadPool 仅适用于运行短任务的原因。

如果您打算使用Task 运行长时间阻塞操作，请确保在创建Task 实例时使用TaskCreationOptions.LongRunning（这将创建一个新的底层Thread 而不是使用ThreadPool） .

ThreadPool 是问题的一些进一步证据，以下也可以缓解您的问题（不要使用它）：

ThreadPool.SetMinThreads(500, 500);

这表明新 ThreadPool 线程的“缓慢”生成导致了您的瓶颈。

Answer 2

任务在线程池中的线程上执行。线程池作为可重复使用的有限数量的线程。所有任务或所有请求的操作都会在这些线程空闲时排队并执行。

假设您的线程池有 10 个线程，并且您有 100 个任务在等待，然后执行 10 个任务，而其他 90 个任务只是在队列中等待，直到前 10 个任务完成。

在第二个测试方法中，您创建了 100 个专用于其任务的线程。所以不是 10 个线程同时运行，而是 100 个线程在做这项工作。