在C#同步方法中如何调用异步方法
一、结果:
关于ThreadPool 中的线程调用算法,其实很简单,每个线程都有一个自己的工作队列local queue,此外线程池中还有一个global queue全局工作队列,首先一个线程被创建出来后,先看看自己的工作队列有没有被分配task,如果没有的话,就去global queue找task,如果还没有的话,就去别的线程的工作队列找Task。
第二种情况:在同步方法里调用异步方法,不wait()
如果这个异步方法进入的是global Task 则在线程饥饿的情况下,也会发生死锁的情况。至于为什么,可以看那篇博文里的解释,因为global Task的优先级很高,所有新产生的线程都去执行global Task,而global task又需要一个线程去执行local task,所以产生了死锁。
二、过程
我在写代码的时候(.net core)有时候会碰到void方法里,
调用async方法并且Wait,而且我还看到别人这么写了。
而且我这么写的时候,编译器没有提示任何警告。
但是看了文章:一码阻塞,万码等待:ASP.NET Core 同步方法调用异步方法“死锁”的真相 了解。
1.同步方法里调用异步方法
同步方法里调用异步方法,一种是wait() 一种是不wait();
private void fun() { funAsync.Wait(); funAsync(); }
这两种场景都没有编译错误。首先我们来看一下,在 void里调用 async 方法,
并且要等待async的结果出来之后,才能进行后续的操作。
using System; using System.Threading; using System.Threading.Tasks; namespace ConsoleTool2 { private class Program { private static void Main(string[] args) { Producer(); } private static void Producer() { var result = Process().Result; //或者 //Process().Wait(); } private static async Task<bool> Process() { await Task.Run(() => { Thread.Sleep(1000); }); Console.WriteLine("Ended - " + DateTime.Now.ToLongTimeString()); return true; } } }
这个Producer,这是一个void方法,里面调用了异步方法Process()
,
其中Process()是一个执行1秒的异步方法,调用的方式是Process().Result
或者Process().Wait()
,咱们来运行一遍。
没有任何问题。看起来,这样写完全没有问题啊,不报错,运行也是正常的。
接下来,我们修改一下代码,让代码更加接近生产环境的状态。
using System; using System.Threading; using System.Threading.Tasks; namespace ConsoleTool2 { class Program { private static void Main(string[] args) { while (true) { Task.Run(Producer); Thread.Sleep(200); } } private static void Producer() { var result = Process().Result; } private static async Task<bool> Process() { await Task.Run(() => { Thread.Sleep(1000); }); Console.WriteLine("Ended - " + DateTime.Now.ToLongTimeString()); return true; } } }
在Main函数里加了for循环,并且1秒钟执行5次Producer()
,使用Task.Run()
,1秒钟有5个Task产生。相当于生产环境的qps=5。接下来我们再执行下,看看结果:
没有CPU消耗,但是线程数一直增加,直到突破一台电脑的最大线程数,导致服务器宕机。这明显出现问题了,线程肯定发生了死锁,而且还在不断产生新的线程。
至于为什么只执行了两次Task,我们可以猜测是因为程序中初始的TreadPool 中只有两个线程,所以执行了两次Task,然后就发生了死锁。
现在我们定义一个Produce2() 这是一个正常的方法,异步函数调用异步函数。
private static async Task Producer2() { await Process(); }
仔细观察这个图,我们发现第一秒执行了一个Task,第二秒执行了三个Task,从第三秒开始,就稳定执行了4-5次Task,这里的时间统计不是很精确,
但是可以肯定从某个时间开始,程序达到了预期效果,TreadPool中的线程每秒中都能稳定的完成任务。而且我们还能观察到,在最开始,
程序是反应很慢的,那个时候线程不够用,同时应该在申请新的线程,直到后来线程足够处理这样的情况了。咱们再看看这个时候的进程信息:
线程数一直稳定在25个,也就是说25个线程就能满足这个程序的运行了。到此我们可以证明,在同步方法里调用异步方法确实是不安全的,尤其在并发量很高的情况下。
探究原因
我们再深层次讨论下为什么同步方法里调用异步方法会卡死,而异步方法调用异步方法则很安全呢?
咱们回到一开始的代码里,我们加上一个初始化线程数量的代码,看看这样是否还是会出现卡死的状况。由于前面的分析我们知道,这个程序在一秒中并行执行5个Task,每个Task里面也就是Producer 都会执行一个Processer 异步方法,所以粗略估计需要10个线程。于是我们就初始化线程数为10个。
using System; using System.Threading; using System.Threading.Tasks; namespace ConsoleTool2 { private class Program { private static void Main(string\[\] args) { ThreadPool.SetMinThreads(10, 10); while (true) { Task.Run(Producer2); Thread.Sleep(200); } } private static void Producer() { var result = Process().Result; } private static async Task Producer2() { await Process(); } private static async Task<bool\> Process() { await Task.Run(() => { Thread.Sleep(1000); }); Console.WriteLine("Ended - " + DateTime.Now.ToLongTimeString()); return true; } } }
运行一下发现,是没问题的。说明一开始设置多的线程是有用的,经过实验发现,只要初始线程小于10个,都会出现死锁。
而.net core的默认初始线程是肯定小于10个的。那么当初始线程小于10个的时候,发生什么了?发生了大家都听说过的名词,线程饥饿。
就是线程不够用了,这个时候ThreadPool生产新的线程满足需求。然后我们再关注下,同步方法里调用异步方法并且.Wait()的情况下会发生什么。
private void Producer() { Process().Wait() }
首先有一个线程A ,开始执行Producer , 它执行到了Process 的时候,新产生了一个的线程 B 去执行这个Task。
这个时候 A 会挂起,一直等 B 结束,B被释放,然后A继续执行剩下的过程。这样执行一次Producer 会用到两个线程,
并且A 一直挂起,一直不工作,一直在等B。这个时候线程A 就会阻塞。
Task Producer() { await Process(); }
这个和上面的区别就是,同时线程A,它执行到Producer的时候,产生了一个新的线程B执行 Process。
但是 A 并没有等B,而是被ThreadPool拿来做别的事情,等B结束之后,ThreadPool 再拿一个线程出来执行剩下的部分。所以这个过程是没有线程阻塞的。
再结合线程饥饿的情况,也就是ThreadPool 中发生了线程阻塞+线程饥饿,会发生什么呢?假设一开始只有8个线程,第一秒中会并行执行5个Task Producer,
5个线程被拿来执行这5个Task,然后这个5个线程(A)都在阻塞,并且ThreadPool 被要求再拿5个线程(B)去执行Process,但是线程池只剩下3个线程,
所以ThreadPool 需要再产生2个线程来满足需求。但是ThreadPool 1秒钟最多生产2个线程,等这2个线程被生产出来以后,又过去了1秒,这个时候无情又进来5个Task,又需要10个线程了。
别忘了执行第一波Task的一些线程应该释放了,释放多少个呢?应该是3个Task占有的线程,因为有2个在等TreadPool生产新线程嘛。
所以释放了6个线程,5个Task,6个线程,计算一下,就可以知道,只有一个Task可以被完全执行,其他4个都因为没有新的线程执行Process而阻塞。
于是ThreadPool 又要去产生4个新的线程去满足4个被阻塞的Task,花了2秒时间,终于生产完了。但是糟糕又来了10个Task,需要20个线程,
而之前释放的线程已经不足以让任何一个Task去执行Process了,因为这些不足的线程都被分配到了Producer上,没有线程再可以去执行Process了(经过上面的分析一个Task需要2个线程A,B,并且A阻塞,直到B执行Process完成)。
所以随着时间的流逝,要执行的Task越来越多却没有一个能执行结束,而线程也在不断产生,就产生了我们上面所说的情况。
## 我们该怎么办?经过上面的分析我们知道,在线程饥饿的情况下,使用同步方法调用异步方法并且wait结果,是会出问题的,那么我们应该怎么办呢?
首先当然是应该避免这种有风险的做法。其次,还有一种方法。经过实验,我发现,使用专有线程
Task.Run(Producer);
改成
Task.Factory.StartNew(
Producer,
TaskCreationOptions.LongRunning
);
就是TaskCreationOptions.LongRunning 选项,就是开辟一个专用线程,而不是在ThreadPool中拿线程,这样是不会发生死锁的。
因为ThreadPool 不管理专用线程,每一个Task进来,都会有专门的线程执行,而Process 则是由ThreadPool 中的线程执行,这样TheadPool中的线程其实是不存在阻塞的,因此也不存在死锁。
结语
关于ThreadPool 中的线程调用算法,其实很简单,每个线程都有一个自己的工作队列local queue,此外线程池中还有一个global queue全局工作队列,首先一个线程被创建出来后,先看看自己的工作队列有没有被分配task,如果没有的话,就去global queue找task,如果还没有的话,就去别的线程的工作队列找Task。
第二种情况:在同步方法里调用异步方法,不wait()
如果这个异步方法进入的是global Task 则在线程饥饿的情况下,也会发生死锁的情况。至于为什么,可以看那篇博文里的解释,因为global Task的优先级很高,所有新产生的线程都去执行global Task,而global task又需要一个线程去执行local task,所以产生了死锁。
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else return; }else if(buflen == 0) { // 这里表示对端的socket已正常关闭. } if(buflen == sizeof(buf) rs = 1; // 需要再次读取 else rs = 0; } 还有,假如发送端流量大于接收端的流量(意思是epoll所在的程序读比转发的socket要快),由于是非阻塞的socket,那么send函数虽然返回,但实际缓冲区的数据并未真正发给接收端,这样不断的读和发,当缓冲区满后会产生EAGAIN错误(参考man send),同时,不理会这次请求发送的数据.所以,需要封装socket_send的函数用来处理这种情况,该函数会尽量将数据写完再返回,返回-1表示出错。在socket_send内部,当写缓冲已满(send返回-1,且errno为EAGAIN),那么会等待后再重试.这种方式并不很完美,在理论上可能会长时间的阻塞在socket_send内部,但暂没有更好的办法. ssize_t socket_send(int sockfd, const char* buffer, size_t buflen) { ssize_t tmp; size_t total = buflen; const char *p = buffer; while(1) { tmp = send(sockfd, p, total, 0); if(tmp < 0) { // 当send收到信号时,可以继续写,但这里返回-1. if(errno == EINTR) return -1; // 当socket是非阻塞时,如返回此错误,表示写缓冲队列已满, // 在这里做延时后再重试. if(errno == EAGAIN) { usleep(1000); continue; } return -1; } if((size_t)tmp == total) return buflen; total -= tmp; p += tmp; } return tmp; } 二、epoll在LT和ET模式下的读写方式 在一个非阻塞的socket上调用read/write函数, 返回EAGAIN或者EWOULDBLOCK(注: EAGAIN就是EWOULDBLOCK) 从字面上看, 意思是: * EAGAIN: 再试一次 * EWOULDBLOCK: 如果这是一个阻塞socket, 操作将被block * perror输出: Resource temporarily unavailable 总结: 这个错误表示资源暂时不够, 可能read时, 读缓冲区没有数据, 或者, write时,写缓冲区满了 。 遇到这种情况, 如果是阻塞socket, read/write就要阻塞掉。 而如果是非阻塞socket, read/write立即返回-1, 同 时errno设置为EAGAIN. 所以, 对于阻塞socket, read/write返回-1代表网络出错了. 但对于非阻塞socket, read/write返回-1不一定网络真的出错了. 可能是Resource temporarily unavailable. 这时你应该再试, 直到Resource available. 综上, 对于non-blocking的socket, 正确的读写操作为: 读: 忽略掉errno = EAGAIN的错误, 下次继续读 写: 忽略掉errno = EAGAIN的错误, 下次继续写 对于select和epoll的LT模式, 这种读写方式是没有问题的. 但对于epoll的ET模式, 这种方式还有漏洞. epoll的两种模式 LT 和 ET
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4-1 如何在 Java 中定义方法;在 Java 中使用不带返回值的无参数方法;在 Java 中使用带返回值的无参数方法;
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趣谈留言队列,搞清楚留言队列到底是什么!-说到消息队列,洪觉大概能猜到人们听到消息队列的反应,大致可以分为以下几类人。 第一类人,懵懵懂懂,刚上大学接触编程,还没用过消息队列,甚至还以为消息队列就是代码里面要新建一个List之类的;第二类人,听过消息队列,了解消息队列,但具体是什么还不是太明白,只知道一说到消息队列,脑海里马上出现了三组词,削峰、异步、解耦;第三类人,用过消息队列,对它有一定了解,但不知道为什么要这样设计,消息队列有什么样的前世今生,是如何演化到现在的模式的?**第四类人,已经对消息队列有了足够的了解,可以阅读本帖作为复习和温习。**你属于哪一类?无论你对消息队列了解多少,读完这篇文章后,我相信你都会有所收获。 什么是消息队列?我们为什么要使用消息队列?真的只是因为它看起来很勉强、很常用吗?当然不是,一项技术的出现往往是为了解决某种痛点,我们就从这个痛点出发,看看消息队列到底是为了解决什么问题而诞生的。 相信大家在工作之前,或者工作中接触单片机的次数会多一点,不管什么业务都一股脑塞进一个系统里,这种情况下接触消息队列的场景会比较少。但随着业务的增长,量上去了,单机系统就很难维护了,也扛不住并发量的增长,就需要把原来的单体应用拆分成多个服务。例如,牛奇网采用分布式架构,将原来的单体系统拆分成用户服务、题库服务、求职服务、论坛服务等,每个分布式节点都有一个集群,保证高可用性。 那虽然在这样的微服务架构下,如果某个核心业务并发量过大,系统就扛不住了。比如淘宝、淘票票、拼多多、京东等电商场景中的支付场景,你在某宝下单并支付后,调用支付服务,完成支付后,还需要更新订单的状态,这个时候就需要调用订单服务,那我们平时也下单,除了简单完成这些操作外,还会给你相应的积分;商家也会收到订单消息,并给您发送旺旺消息,确认订单无误;同时,也会给您发送消息,确认订单无误。确认订单无误;同时您还可以查看您的物流状态;还有系统为了给您推荐更适合您的商品,会根据您的订单做类似的推荐等等,我说的这些都是当我们下单后,肉眼可以感知到系统所做的动作。 **一个支付动作如果还需要调用那么多服务,等他们响应成功,最后再告诉用户你支付成功了,用户在系统中的整个体验会非常糟糕。**设想一下,假设请求服务+处理请求+响应总共需要 50ms,我们上面列出的场景:支付服务、订单服务、积分服务、商家服务、物流服务、推荐服务,总共需要 300ms。
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如何在 Java 中反转数组?在 Java 中反转数组的 2 种方法(代码示例)