使用 LimitedConcurrencyLevelTask​​Scheduler 时延续任务挂起

Question

我正在研究在 C# (.NET 4.0) 中使用 TPL。

我创建了一个自定义 API 来简化 Web 请求的创建和下载内容（异步，使用延续任务）。那部分工作正常。

当我尝试使用 LimitedConcurrencyLevelTask​​Scheduler （可在 示例中找到）时，就会出现问题并行编程 以及 MSDN具有延迟任务创建的任务文档）。如果您不熟悉该类，它所做的只是将计划任务的并发度限制为任意数量。

基本上，我想将 Web 请求任务链的创建推迟到由 LimitedConcurrencyLevelTask​​Scheduler 调度的任务中，以便我可以限制并发下载的数量。

按照圣人 Stephen Toub 的建议，当推迟创建 Task 时，最好的做法是设计您的 API 以返回Func 或 Func>。我已经做到了。

不幸的是，我的程序在安排第一组并发任务后挂起。假设我的任务并发度限制为 4 度。在这种情况下，将启动 4 个任务，然后程序将挂起。任务永远不会完成。

我创建了一个最小的例子来简单地说明问题。我使用文件读取而不是使用 WebRequest。我已将并发度限制为 1。

class Program
{
    static Func<Task> GetReadTask()
    {
        return () =>
        {
            Console.WriteLine("Opening file.");

            FileStream fileStream = File.Open("C:\\Users\\Joel\\Desktop\\1.txt", FileMode.Open);

            byte[] buffer = new byte[32];

            Console.WriteLine("Beginning read.");
            return Task<int>.Factory.FromAsync(fileStream.BeginRead, fileStream.EndRead, buffer, 0, 32, null).ContinueWith(task => fileStream.Close());
        };
    }

    static void Main()
    {
        LimitedConcurrencyLevelTaskScheduler ts = new LimitedConcurrencyLevelTaskScheduler(1);
        TaskFactory factory = new TaskFactory(ts);

        int[] range = {1, 2, 3};

        var tasks = range.Select(number =>
        {
            Func<Task> getTask = GetReadTask();
            return factory.StartNew(() =>
            {
                var task = getTask();
                task.Wait();
            });
        });

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

为了澄清我所说的“挂起”的含义，这就是输出的样子。

Opening file.
Beginning read.

然后就永远不会再打印任何其他内容。

关于发生什么事的任何线索？

Answer 1

好问题！

首先，我不确定 LimitedConcurrencyLevelTask​​Scheduler 是学术上正确的解决方案。为了将并发请求数限制为 N，您必须阻止 N 个任务，这从一开始就违背了使用 APM 异步调用的目的。

话虽如此，它比替代方案更容易实施。您需要有一个工作队列并记录正在进行的请求数量，然后根据需要创建工作任务。要做到这一点并不简单，如果并发请求的数量 N 很小，那么拥有 N 个阻塞线程并不是世界末日。

因此，您的代码的问题在于，在其他任务中创建的任务使用父任务中的调度程序。实际上，对于使用 FromAsync 创建的任务来说并非如此，因为这些任务使用底层 APM 实现，因此有些不同。

您可以使用 Main 创建任务：

return factory.StartNew( () =>
    {
        var task = getTask();
        task.Wait();
    }
);

factory 使用 LimitedConcurrencyLevelTask​​Scheduler( 1 )，因此这些任务中只有 1 个可以并发执行，并且其中一个正在等待从 getTask() 返回的任务上。

因此，在 GetReadTask 中，您调用 Task.Factory.FromAsync。这是因为 FromAsync 不尊重父任务的调度程序。

然后使用 .ContinueWith(task => fileStream.Close()) 创建延续。这将创建一个尊重其父级调度程序的任务。由于 LimitedConcurrencyLevelTask​​Scheduler 已经在执行一项任务（Main 中被阻止的任务），因此延续无法运行，并且出现死锁。

解决方案是使用 TaskScheduler.Default 在普通线程池线程上运行延续。然后它开始运行，僵局被打破。

这是我的解决方案：

static Task QueueReadTask( TaskScheduler ts, int number )
{
    Output.Write( "QueueReadTask( " + number + " )" );

    return Task.Factory.StartNew( () =>
        {
            Output.Write( "Opening file " + number + "." );

            FileStream fileStream = File.Open( "D:\\1KB.txt", FileMode.Open, FileAccess.Read, FileShare.Read );

            byte[] buffer = new byte[ 32 ];

            var tRead = Task<int>.Factory.FromAsync( fileStream.BeginRead, fileStream.EndRead, buffer, 0, 32, null );

            var tClose = tRead.ContinueWith( task =>
                    {
                        Output.Write( "Closing file " + number + ". Read " + task.Result + " bytes." );
                        fileStream.Close();
                    }
                    , TaskScheduler.Default
                );

            tClose.Wait();
        }
        , CancellationToken.None
        , TaskCreationOptions.None
        , ts
    );
}

Main 现在看起来像这样：

static void Main()
{
    LimitedConcurrencyLevelTaskScheduler ts = new LimitedConcurrencyLevelTaskScheduler( 1 );

    int[] range = { 1, 2, 3 };

    var tasks = range.Select( number =>
        {
            var task = QueueReadTask( ts, number );

            return task.ContinueWith( t => Output.Write( "Number " + number + " completed" ) );
        }
    )
    .ToArray();

    Output.Write( "Waiting for " + tasks.Length + " tasks: " + String.Join( " ", tasks.Select( t => t.Status ).ToArray() ) );

    Task.WaitAll( tasks );

    Output.Write( "WaitAll complete for " + tasks.Length + " tasks: " + String.Join( " ", tasks.Select( t => t.Status ).ToArray() ) );
}

有几件事需要注意：

将 task.Wait() 移动到 QueueReadTask更明显地表明您正在阻止任务。您可以删除 FromAsync 调用和延续，并将它们替换为正常的同步调用，因为无论如何您都会阻塞。

从 QueueReadTask 返回的任务可以有延续。默认情况下，它们在默认调度程序下运行，因为它们继承父任务的调度程序而不是前件任务的调度程序。在这种情况下，没有父任务，因此使用默认调度程序。