这种扩展方法线程安全吗？

Question

我很难理解扩展方法。它们是静态类中的静态方法。它们是如何在内部初始化的？例如，我写了下面的扩展方法。它是线程安全的吗？

public static async Task TimeoutAfter(this Task task, TimeSpan timeSpan)
{
    var cts = new CancellationTokenSource();
    try
    {
        if (task.IsCompleted || timeSpan == Timeout.InfiniteTimeSpan)
            return;
        if (timeSpan == TimeSpan.Zero)
            throw new TimeoutException();
        if (task == await Task.WhenAny(task, Task.Delay(timeSpan, cts.Token)))
        {
            cts.Cancel();
            await task;
        }
        else
        {
            throw new TimeoutException();
        }
    }
    finally
    {
        cts.Dispose();
    }
}

Answer 1

所有的扩展方法都是转

var result = myTask.TimeoutAfter(TimeSpan.FromSecconds(5));

进入

var result = ExtensionMethodClass.TimeoutAfter(myTask, TimeSpan.FromSecconds(5));

没有别的。所以一个函数是否是一个扩展方法根本不会影响它的行为，这只是为了让程序员不必从我上面的例子中输入长版本。

至于你的代码是否是线程安全的，首先你需要了解“线程安全”是什么意思。我强烈推荐你阅读 Eric Lippert 的文章“What is this thing you call "thread safe"?”，它将极大地帮助你理解线程安全的含义。

您的代码不会访问或改变其范围内的任何外部变量，因此函数本身是线程安全的，但这并不意味着它不能以“线程不安全”的方式使用。幸运的是，您很幸运，Task 和 TimeSpan 在其所有方法和属性中都保证线程安全，因此您不太可能遇到任何线程安全问题。

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话虽如此，您确实有一个与竞争条件有关的错误。如果 task.IsCompleted 返回 true 并且 task 抛出异常，您将永远不会收到该异常的通知。此外，如果timeSpan == Timeout.InfiniteTimeSpan 您的函数将立即返回一个已完成的任务，即使传入的任务仍在运行。即使您不打算超时，您也需要 await 任务。此外，您的 try/finally 可以简化为 using 语句

public static async Task TimeoutAfter(this Task task, TimeSpan timeSpan)
{
    using(var cts = new CancellationTokenSource())
    {
        if (task.IsCompleted || timeSpan == Timeout.InfiniteTimeSpan)
        {
            await task;
            return;
        }
        if (timeSpan == TimeSpan.Zero)
            throw new TimeoutException();
        if (task == await Task.WhenAny(task, Task.Delay(timeSpan, cts.Token)))
        {
            cts.Cancel();
            await task;
        }
        else
        {
            throw new TimeoutException();
        }
    }
}

最后，如果你还没有这样做，你会想要制作一个包含Task<T> 的版本，以防你想要超时返回结果的任务。

public static async Task<T> TimeoutAfter<T>(this Task<T> task, TimeSpan timeSpan)
{
    using(var cts = new CancellationTokenSource())
    {
        if (task.IsCompleted || timeSpan == Timeout.InfiniteTimeSpan)
        {
            return await task
        }
        if (timeSpan == TimeSpan.Zero)
            throw new TimeoutException();
        if (task == await Task.WhenAny(task, Task.Delay(timeSpan, cts.Token)))
        {
            cts.Cancel();
            return await task;
        }
        else
        {
            throw new TimeoutException();
        }
    }
}