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.NET 中小心嵌套等待的 Task，它可能会耗尽你线程池的现有资源，出现类似死锁的情况

news 来源：原创 2024/4/24 13:12:30

一个简单的 Task 不会消耗多少时间，但如果你不合适地将 Task 转为同步等待，那么也可能很快耗尽线程池的所有资源，出现类似死锁的情况。

本文将以一个最简单的例子说明如何出现以及避免这样的问题。

本文内容

- - 耗时的 Task.Run
  - 最简复现代码
  - 原因
  - 解决
  - 更多死锁问题

耗时的 Task.Run

谁都不会认为 Task.Run(() => 1) 这个异步任务执行会消耗多少时间。

但实际上，如果你的代码写得不清真，它真的能消耗大量的时间，这种时间消耗有点像死锁。

下图分别是 7 个这样的任务、8 个这样的任务和 16 个这样的任务的耗时：

简单异步任务的耗时

可以发现，8 个任务和 16 个任务的耗时很不正常。

在实际的测试当中，1~7 个任务的耗时几乎相同，而到后面每增加一个任务会增加大量时间。

任务个数	耗时 (ms)
1	39
2	54
3	58
4	50
5	49
6	45
7	54
8	1027
9	2030
10	3027
11	4027
12	5032
13	6027
14	7029
15	8025
16	9025

任务计时采用的是 Stopwatch，关于为什么要使用这种计时方式，可以阅读 .NET/C# 在代码中测量代码执行耗时的建议（比较系统性能计数器和系统时间）

统计图表

从图中，我们可以很直观地观察到，每多一个任务，就会多花 1 秒的事件。这可以认为默认情况下线程池在增加线程的时候，发现如果线程不够，会等待 1 秒之后才会创建新的线程。

最简复现代码

class Program
{
    static async Task Main(string[] args)
    {
        Console.Title = "walterlv task demo";

        var stopwatch = Stopwatch.StartNew();

        var task = Enumerable.Range(0, 8).Select(i => Task.Run(() => DoAsync(i).Result)).ToList();
        await Task.WhenAll(task);

        Console.WriteLine($"耗时: {stopwatch.Elapsed}");
        Console.Read();
    }

    private static async Task<int> DoAsync(int index)
    {
        return await Task.Run(() => 1);
    }
}

原因

你可以阅读 .NET 默认的 TaskScheduler 和线程池（ThreadPool）设置了解线程池创建新工作线程的规则。这里其实真的是类似于死锁的一个例子。

一开始，我们创建了 n 个 Task，然后分别安排在线程池中执行，并在每个 Task 中等待任务执行完毕；
随后这 n 个 Task 分别再创建了 n 个子 Task，并继续安排在线程池中执行；
这时问题来了，由于前面 n 个 Task 在等待中，所以占用了线程池的线程资源：
- 如果 n < 线程池最小线程数，那么当前线程池中还有剩余工作线程帮助完成子 Task；
- 但如果 n >= 线程池最小线程数，那么当前线程池中便没有新的工作线程来完成子 Task；于是一开始的等待也不会完成；必须等线程池开启新的工作线程后，任务才可以继续。

带线程池开启新的线程之前，以上那些线程就是处于死锁的状态！由于线程池开启新的工作线程需要等待一段时间（例如每秒最多开启一个新的线程），所以每增加一个这样的任务，那么消耗的时间便会持续增加。