C# 在同步上下文中运行异步任务答案

【问题标题】：C# running async tasks in sync contextC# 在同步上下文中运行异步任务
【发布时间】：2016-03-10 23:42:49
【问题描述】：

我在 C# 异步方面没有太多经验。

任务 - 从 Internet 加载位图。以前，我只是一个一个地同步加载它们。异步加载它们会更快地产生结果。在下面，我做了两个例子，我如何获得单个图像 - GetImage 和 GetImageAsync。对于图像列表，我会使用LoadImages 和LoadImages2。

LoadImages 将以异步方式运行同步函数（所有同时 (?)），LoadImages2 将以异步方式运行异步函数并产生相同的结果 (?)。那件事，我不完全理解 - 在GetImageAsyncawait request.GetResponseAsync()。我真的需要吗？这是做同样事情的“更好”方式吗？ LoadImages 和 LoadImages2 之间真的有什么区别吗？

目前，我正在考虑选择GetImage 和LoadImages 选项。另外，我不想用async Task装饰每个函数，我只需要异步加载这些图像。

public Bitmap GetImage(string url)
{
    HttpWebRequest request = WebRequest.Create(url) as HttpWebRequest;
    using (WebResponse response = request.GetResponse())
    using (Stream responseStream = response.GetResponseStream())
        return new Bitmap(responseStream);
}

public async Task<Bitmap> GetImageAsync(string url)
{
    HttpWebRequest request = WebRequest.Create(url) as HttpWebRequest;
    using (WebResponse response = await request.GetResponseAsync())
    using (Stream responseStream = response.GetResponseStream())
        return new Bitmap(responseStream);
}

private Dictionary<string, Bitmap> LoadImages(List<string> urls)
{
    Dictionary<string, Bitmap> images = new Dictionary<string, Bitmap>();
    Task.WaitAll(urls.Select(url => 
        Task.Run(() =>
        {
            images.Add(url, GetImage(url));
        })).ToArray());
    return images;
}

private Dictionary<string, Bitmap> LoadImages2(List<string> urls)
{
    Dictionary<string, Bitmap> images = new Dictionary<string, Bitmap>();
    Task.WhenAll(urls.Select(url =>
        Task.Run(async () =>
        {
            images.Add(url, await GetImageAsync(url));
        })));
    return images;
}

【问题讨论】：

LoadImages2 看起来像是在填充图像之前返回，因为 Task.WhenAll 没有等待，而是返回一个等待的 Task
好的，应该是await Task.WhenAll(...)，对吧？但我不能在同步功能中使用await。那么Task.WhenAll(...).RunSynchronously()?这些东西在很多地方都让我的心弯曲。无论如何，我的主要问题是 - 每个图像加载都需要一项任务吗？我已经在LoadImages 中将它们作为任务运行。那么有区别吗？
您不能在没有async 的情况下使用await。一般来说，如果你启动它，建议一直异步 -> 你异步加载图像？那么你的 LoadImages 方法应该是异步的，除非你达到了异步不再是一个选项的地步。

标签： c# async-await

【解决方案1】：

这里的术语和技术选择有些混乱。

以前，我只是一个一个地同步加载它们。以异步方式加载它们会更快地产生结果。

您的意思是 serial 与 concurrent，而不是 sync 与 async。串行是一次一件，并发是一次多件事情。同步代码可以串行也可以并发，异步代码可以串行也可以并发。

其次，并发与并行。 Task.Run是并行的一种形式，是通过给问题增加线程来实现并发的一种方式。异步是一种通过释放线程来实现并发的方法。

LoadImages 是在同步代码中使用并行性的示例。这种方法的优点是它使顶级方法保持同步，因此无需更改任何调用代码。缺点是它在资源使用方面是浪费的，并且在概念上不适合底层发生的事情（I/O 绑定代码更自然地由异步 API 表示）。

LoadImages2 是并行和异步代码的混合体，有点令人困惑。异步并发在没有线程的情况下更容易表示（即Task.Run）。返回值而不是更新集合作为副作用也更自然。所以，是这样的：

private async Task<Dictionary<string, Bitmap>> LoadImagesAsync(List<string> urls)
{
  Bitmap[] result = await Task.WhenAll(urls.Select(url => GetImageAsync(url)));

  return Enumerable.Range(0, urls.Length).ToDictionary(i => urls[i], i => result[i]);
}

附：如果你决定使用（同步的）LoadImages，你需要修复一个竞争条件，即各种并行线程都将尝试更新字典而不锁定它。

【讨论】：

是的！并发加载是正确的术语！你给出的例子，返回Task。这意味着调用它的函数需要是async 或以不同的方式处理任务。我不确定，什么是最好的。 LoadImagesAsync(urls).Result 会好吗？关于LoadImages 比赛问题 - 我应该使用ConcurrentDictionary 吗？
@Wish：不，您应该使用await 而不是Result。 ConcurrentDictionary 是一种方法；你也可以只lock 普通字典。
好吧，那么await 和async 应该冒泡到最顶端吗？这不方便，这不是我想做的：/
@Wish：是的，您的选择是要么改成async 并更改代码，要么使用并行方法并使用更多资源。

【解决方案2】：

由于您坚持同步包装您的通话，您可以尝试类似

private Dictionary<string, Bitmap> LoadImages(List<string> urls)
{
    var result = new Dictionary<string, Bitmap>();
    // start tasks, associate each task with its url
    var tasks = urls.Select(x => new { url = x, imgTask = GetImageAsync(x) });
    // wait for all tasks to complete
    Task.WhenAll(tasks.Select(x => x.imgTask)).Wait();
    // transform the task results into your desired result format
    foreach (var item in tasks)
    {
        result.Add(item.url, item.imgTask.Result);
    }
    return result;
}

但是，我不是 100% 确信 Task.WhenAll(...).Wait() 构造在所有情况下都完全没有死锁。避免死锁是在同步代码和异步代码之间切换的棘手部分。正如 Stephan Cleary 建议的那样，将LoadImages 设为异步会更好。这是一个常见的观察，异步代码往往会“感染”您的同步代码，并且您最终必须一直编写异步代码。

【讨论】：