【.NET深呼吸】基于异步上下文的本地变量(AsyncLocal)

在开始吹牛之前,老周说两个故事。

第一个故事是关于最近某些别有用心的人攻击.net的事,其实我们不用管它们,只要咱们知道自己是.net爱好者就行了,咱们就是因为热爱.net才会选择它。这些人在这段时间攻击.net,估计和.net的开源、跨平台有关,并且,据说VS 2015 Update 1会进一步深化和扩展全平台,估计有些人是沉不住气了,毕竟他们用的开发工具是比VS落后了四个多世纪的。最近又出了个Visual Studio Dev Essentials计划。

所以嘛,对于这些人,我把林妹妹的一首诗送给他们:

无端弄笔是何人?

作践.net太轻狂。

不悔自家无见识,

却将丑语怪他人。

接下来说说第二个故事。或许不少应届毕业生都在准备或者已经在找实习单位,或找工作了,于是有朋友私信老周,希望老周说说简历如何做的事情。这个嘛,一来,老周不是简历专家;二来,在本文中不好展开去谈,过一两天吧,老周找时间再写篇烂文,专门说说这个事;三来,仅为一家之言,以供参考。

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好了,与主题无关的话说完了,下面开始说正事。记得在X月前,老周写过有关ThreadLocal的文章,也就是基于线程的本地变量存储。使用这个ThreadLocal的前提是:

1、变量必须是多个线程共享的,如果是线程范围内的局部变量就不需要了。

2、希望每个线程都能读写独立的变量值。

今天,老周再介绍一个功能和ThreadLocal类似的东东——AsyncLocal。

这个主要是用于保存异步等待上下文中的共享变量的值。从C# 5开始,引入了相当简便的异步等待语法,即await关键字调用异步方法,允许异步等待。

即代码在使用await关键字调用异步方法后,当前程序会等待异步方法返回后才会继续执行,但在这个等待过程中,不会阻塞当前线程,这比起编写委托来回调方便多了。

异步方法是基于Task的自动线程调度,在异步上下文的切换过程中,有可能会导致数据丢失。比如,在await调用前,对某个变量赋了值,而这个变量是多个线程共享的;当await调用返回后,有可能当前代码仍然处于先前的线程上,但也有可能被调度到其他线程上。这种情况一般发生在与应用程序UI线程无关的代码上,如果异步操作是由UI启动的,通常情况下不会调动异步上下文的线程,然而,如果异步操作是非UI触发的,典型的如在Main入口处启动的,这就很有可能出现异步上下文处于不同的线程上的情形。

 

这样描述太抽象,很难懂,没事,给大家看一个例子就知道了。

先定义一个异步方法:

        static async Task RunAsync()
        {
            // 输出当前线程的ID
            Console.WriteLine($"异步等待前,当前线程ID:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
            // 开始执行异步方法,并等待完成
            await Task.Delay(50);
            // 异步等待完成后,再次输出当前线程的ID
            Console.WriteLine($"异步等待后,当前线程ID:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
        }


异步方法中,调用了Task.Delay方法,这个方法也是可以异步等待的,因此用await关键字来等待50毫秒。

然后,在Main入口处调用以上异步方法。

        static void Main(string[] args)
        {
            // 声明一个委托实例
            Action act = async () =>
             {
                 await RunAsync();
             };

            // 执行委托
            act();

            Console.Read();
        }

我这里是先声明一个Action委托实例,并通过Lambda表达式调用异步方法,并且异步等待其完成。因为使用了await关键字的方法上必须标注async修饰符,以说明该方法中出现异步等待代码,但是,Main入口方法上是不允许添加async修饰符的,所以,我就用一个委托来调用。

运行这个例子,你会有惊奇发现,请看,有图有真相。

 

看到没,await等待前,当前的线程是8,异步等待回来后,当前线程就被自动调度到10上了。

            == 在线程8上
            await Task.Delay(50);
            == 在线程10上

 从代码上看,await前后是连续的,但实际上,在执行阶段,它们已经处于不同的线程上了。

那么,我就想啊,如果在此种情况下使用ThreadLocal变量会发生什么事情。试试看。

        // 线程共享变量
        static ThreadLocal<int> local = new ThreadLocal<int>();

        static void Main(string[] args)
        {
            // 声明一个委托实例
            Action act = async () =>
             {
                 await RunAsync();
             };

            // 执行委托
            act();

            Console.Read();
        }

        static async Task RunAsync()
        {
            // 给共享变量赋值
            local.Value = 53000;
            // 输出变量的值
            Console.WriteLine($"异步等待前:{nameof(local)} = {local.Value}");
            await Task.Delay(50); //异步等待
            // 异步等待回来,再次输出变量的值
            Console.WriteLine($"异步等待后:{nameof(local)} = {local.Value}");
        }

 

上面例子使用了ThreadLocal声明线程间共享变量,在异步方法中,先给这个变量赋值为53000,然后await开始等待,等待返回后,再次输出变量的值。

好,注意看,意外发生了。

 

哟,有朋友估计会尖叫了,这是咋回事?await前不是给共享的变量赋了值吗,为什么等待返回后值会变回默认值0呢。前面老周说了,等待前,等待后是有可能处于不同的线程上,而ThreadLocal是为每个线程保存独立的值的。

假设,设置local值为53000是在线程A上执行的,那么,local变量为线程A保留了值53000;当代码执行到await关键字一行后,开始异步等待,而等待返回后,当前代码可能被调度到线程B上了。而53000是为线程A所存储的值,对于线程B,未赋值,所以就得到默认的值0。

 

很显然,ThreadLocal是不适合在异步上下文中使用的。下面就请出今天的主角——AsyncLocal。

把上面的代码中的ThreadLocal改为AsyncLocal。

        // 线程共享变量
        static AsyncLocal<int> local = new AsyncLocal<int>();
         ……

 

然后,再运程序,看图。

 

看到了吧,这下子好了,53000在异步上下文中被保留了。

现在,你明白了AsyncLocal的功能了吧。

 

本文示例下载地址

 

posted @ 2015-11-30 17:36  东邪独孤  阅读(7670)  评论(11编辑  收藏