ASP.NET 如何解决避免Async/Await中阻塞死锁问题

一、async/await 异步代码运行流程

 

async/await是在.NET4.5 版本引入的关键字,让开发者可以更加轻松的创建异步方法。

 

我们从下图来认识async/await的运行流程:

 

Async/Await中阻塞死锁

 

二、在异步代码中阻塞,导致死锁的示例

 

UI 示例

 

单击一个按钮,将发起一个REST远程请求并且将结果显示到textbox控件上。(这是一个Windows Forms程序,同样也适用于其他任何UI应用程序)

 

// My "library" method.
public static async Task<JObject> GetJsonAsync(Uri uri)
{
  using (var client = new HttpClient())
  {
    var jsonString = await client.GetStringAsync(uri);
    return JObject.Parse(jsonString);
  }
}

// My “top-level” method.
public void Button1_Click()
{
var jsonTask = GetJsonAsync(…);
textBox1.Text = jsonTask.Result;
}

 

 

类库方法GetJsonAsync发起REST远程请求并且将结果解析为JSON返回。Button1_Click方法调用Task .Result阻塞等待GetJsonAsync处理完毕并显示结果

 

这段代码会死锁。

 

ASP.NET 示例

 

在类库方法GetJsonAsync中发起一个REST远程请求,这次这个GetJsonAsync在ASP.NET context中被调用。

 

(示例是Web API项目,同样适用于任何一个ASP.NET应用程序 – 注:非ASP.NET Core应用)

// My "library" method.
public static async Task<JObject> GetJsonAsync(Uri uri)
{
  using (var client = new HttpClient())
  {
    var jsonString = await client.GetStringAsync(uri);
    return JObject.Parse(jsonString);
  }
}

// My “top-level” method.
public class MyController : ApiController
{
public string Get()
{
var jsonTask = GetJsonAsync(…);
return jsonTask.Result.ToString();
}
}

 

这段代码也会死锁。与UI示例是同一个原因。

 

在《传统asp.net小心 async/await坑》这篇文章中抓到一个异常信息,我自己没注意抓异常,死锁后就关闭调试了。不关闭调试,死锁一段时间应该会报下面错误。

 

System.Web.ThreadContext.AssociateWithCurrentThread(Boolean setImpersonationContext)
在 System.Web.HttpApplication.OnThreadEnterPrivate(Boolean setImpersonationContext)
在 System.Web.LegacyAspNetSynchronizationContext.CallCallbackPossiblyUnderLock(SendOrPostCallback callback, Object state)
在 System.Web.LegacyAspNetSynchronizationContext.CallCallback(SendOrPostCallback callback, Object state)
在 System.Web.LegacyAspNetSynchronizationContext.Post(SendOrPostCallback callback, Object state)
在 System.Threading.Tasks.SynchronizationContextAwaitTaskContinuation.PostAction(Object state)
在 System.Threading.Tasks.AwaitTaskContinuation.RunCallback(ContextCallback callback, Object state, Task& currentTask)

引发异常的上一位置中堆栈跟踪的末尾
System.Threading.Tasks.AwaitTaskContinuation.<>c.<ThrowAsyncIfNecessary>b__18_0(Object s)
System.Threading.QueueUserWorkItemCallback.WaitCallback_Context(Object state)
System.Threading.ExecutionContext.RunInternal(ExecutionContext executionContext, ContextCallback callback, Object state, Boolean preserveSyncCtx)
System.Threading.ExecutionContext.Run(ExecutionContext executionContext, ContextCallback callback, Object state, Boolean preserveSyncCtx)
System.Threading.QueueUserWorkItemCallback.System.Threading.IThreadPoolWorkItem.ExecuteWorkItem()
System.Threading.ThreadPoolWorkQueue.Dispatch()
System.Threading._ThreadPoolWaitCallback.PerformWaitCallback()

 

三、是什么原因导致的死锁呢?

 

await一个Task后,在恢复继续执行时,会试图进入await之前的context。

 

第一个示例中,这个context是UI context(任何UI应用,除了控制台应用)。

 

第二个示例中,这个context是ASP.NET request context。

 

另一个需要注意的点:ASP.NET request context 没有绑定到特定的线程上(像UI context一样),但是request context同一时刻只允许被绑定到一个线程上。

死锁是怎么发生的呢?我们从top-level方法开始(UI的Button1_Click方法或ASP.NET的MyContoller.Get方法)

 

1、top-level方法调用GetJsonAsync(在UI/ASP.NET context中)。

 

2、GetJsonAsync通过HttpClient.GetStringAsync发起REST远程请求(在UI/ASP.NET context中)。

 

3、GetStringAsync返回一个未完成Task,标识REST远程请求还未处理完

 

4、GetJsonAsync方法中await GetStringAsync返回的未完成Task。等Task执行完毕,会重新捕获等待之前的context并使用它继续执行GetJsonAsync。

 

5、GetJsonAsync中await后,携带context的线程会跳出GetJsonAsync方法,继续执行后面的代码。并在jsonTask.Result发生阻塞。此时携带context的线程被阻塞了。

 

6、最终,REST请求处理完,GetStringAsync返回的Task处理完成。

 

7、GetJsonAsync方法准备继续运行,并且等待context可用,以便在context中执行。

 

8、发生context死锁。在top-level方法中已经阻塞了携带context的线程,等待GetJsonAsync返回的Task完成。而此时,GetJsonAsync方法正在等待context被释放,以便在context中继续执行。

 

四、防止死锁

 

这里有三个最佳实践来避免这种死锁(更详细的传送门)。

 

1、在你的”library”异步方法中,返回未完成Task时都调用ConfigureAwait(false)。

 

2、始终使用 Async,不要混合阻塞式代码和异步代码。

 

3、ASP.NET 升级为ASP.NET Core。在ASP.NET Core框架中,已经移除SynchronizationContext

 

按照第一条最佳实践,”library”中的异步方法修改如下:

 

public static async Task<JObject> GetJsonAsync(Uri uri)
{
  using (var client = new HttpClient())
  {
    var jsonString = await client.GetStringAsync(uri).ConfigureAwait(false);
    return JObject.Parse(jsonString);
  }
}

 

ConfigureAwait(continueOnCapturedContext: false):continueOnCapturedContext参数表示是否尝试将延续任务封送回原始上下文。

 

ConfigureAwait(false)改变了GetJsonAsync的延续行为,使它不用在原来的context中恢复。GetJsonAsync将直接在线程池线程中恢复,这使得GetJsonAsync能完成任务,并且无需重新进入原来的context

 

按照第二条最佳实践。修改”top-level”方法如下:

 

public async void Button1_Click(...)
{
  var json = await GetJsonAsync(...);
  textBox1.Text = json;
}

public class MyController : ApiController
{
public async Task<string> Get()
{
var json = await GetJsonAsync(…);
return json.ToString();
}
}

 

这样修改,改变了top-level方法的阻塞行为。所有的”等待”都是”异步等待”,这样context就不会被阻塞。

 

其他”异步等待”指导原则:

 

Async/Await中阻塞死锁

 

五、在ASP.NET Core框架中,已经移除SynchronizationContext

 

为什么AspNetSynchronizationContext在ASP.NET Core中被移除。

 

尽管我不知道ASP.NET团队内部是什么观点,但我认为的观点是两个:性能和简单。

 

性能方面:

 

在没有SynchronizationContext的ASP.NET Core中,当一个async/await异步处理恢复执行时,会从线程池中获取一个线程并且执行继续操作。

 

1、避免了把操作排队到request context队列(request context同一时刻只允许被绑定到一个线程上)

 

2、避免了因为携带 request context 的线程被阻塞而发生“死锁”

 

3、不需要重新进入request context(重新进入request context涉及到很多内部作业任务,例如:设置HttpContext.Current和当前线程的身份标识(identity)和语言(culture))

 

简单化:

 

旧版本ASP.NET中SynchronizationContext工作的很好,但是也存在棘手的问题,特别是在身份管理方面。

 

六、async/await避免阻塞式死锁最佳实践

 

1、在你的“library”异步方法中,返回未完成Task时都调用ConfigureAwait(false),标识不需要将延续任务封送回原始上下文。

 

尽管在ASP.NET Core中,不用再调用ConfigureAwait(false)来防止死锁。但由于你提供的“类库”可能被用于UI 应用(eg:winform、wpf等)、旧版本ASP.NET应用、其他还存在context的应用。

 

2、更好的解决方案是“始终使用 async,不要混合阻塞式代码和异步代码”。

 

因为当你在异步代码中阻塞程序,将失去异步代码带来的所有好处。并且异步代码释放当前线程带来的伸缩性也会失效。

 

3、将ASP.NET项目升级为ASP.NET Core项目

未经允许不得转载:996ICU » ASP.NET 如何解决避免Async/Await中阻塞死锁问题

赞 (0) 打赏