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了解 .NET 的默认 TaskScheduler 和线程池（ThreadPool）设置，避免让 Task.Run 的性能急剧降低

news 来源：原创 2024/5/2 10:16:55

.NET Framework 4.5 开始引入 Task.Run，它可以很方便的帮助我们使用 async / await 语法，同时还使用线程池来帮助我们管理线程。以至于我们编写异步代码可以像编写同步代码一样方便。

不过，如果滥用，也可能导致应用的性能急剧下降。本文将说明在默认线程池配置（ThreadPoolTaskScheduler）的情况下，应该如何使用 Task.Run 来避免性能的急剧降低。

本文内容

- - 如何使用 Task.Run？
  - 示例程序和示例代码
  - TaskScheduler
  - ThreadPool
  - 推荐的使用方法
  - - 参考资料

如何使用 Task.Run？

对于 IO 操作，尽量使用原生提供的 Async 方法（不要自己使用 Task.Run 调用一个同步的版本占用线程池资源）；
对于没有 Async 版本的 IO 操作，如果可能耗时很长，则指定 CreateOptions 为 LongRunning。
其他短时间执行的任务才推荐使用 Task.Run。

接下来分析原因：

示例程序和示例代码

在开始之前，我们先准备一个测试程序。这个程序一开始就使用 Task.Run 跑起来 10 个异步任务，每一个里面都等待 5 秒。

使用 Task.Run 跑起来的异步代码

可以发现，虽然我们是同一时间启动的 10 个异步任务，但任务的实际开始时间并不相同 —— 前面 8 个任务立刻开始了，而后面每隔一秒才会启动一个新的异步任务。

示例程序的代码如下：

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

        var task = Enumerable.Range(0, 10).Select(i => Task.Run(() => LongTimeTask(i))).ToList();
        await Task.WhenAll(task);

        Console.Read();
    }

    private static void LongTimeTask(int index)
    {
        var threadId = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString().PadLeft(2, ' ');
        var line = index.ToString().PadLeft(2, ' ');
        Console.WriteLine($"[{line}] [{threadId}] [{DateTime.Now:ss.fff}] 异步任务已开始……");

        // 这一句才是关键，等待。其他代码只是为了输出。
        Thread.Sleep(5000);

        Console.ForegroundColor = ConsoleColor.Green;
        Console.WriteLine($"[{line}] [{threadId}] [{DateTime.Now:ss.fff}] 异步任务已结束……");
        Console.ForegroundColor = ConsoleColor.White;
    }
}

TaskScheduler

造成以上异步任务不马上开始的原因，与 Task 使用的 TaskScheduler 有关。默认情况下，Task.Run 使用的是 .NET 提供的默认 Scheduler，可以通过 TaskScheduler.Default 获取到。

Task 使用 TaskScheduler 来决定何时执行一个异步任务，如果你不设置，默认的实现是 ThreadPoolTaskScheduler。

你可以前往 .NET Core 的源码页面查看源码：ThreadPoolTaskScheduler.QueueTask。

于是，你在线程池中的设置将决定一个 Task 将在何时开启一个线程执行。

ThreadPool

通过 ThreadPool.GetMinThreads 可以获得最小的线程数和异步 IO 完成线程数；通过 ThreadPool.GetMaxThreads 来获得其最大值。通过对应的 set 方法来设置最小值和最大值。

在 ThreadPool.GetMinThreads(Int32, Int32) Method (System.Threading) - Microsoft Docs

线程池按需提供新的工作线程或 I/O 完成线程直到它达到每个类别的最小值。
默认情况下，最小线程数设置为在系统上的处理器数。
当达到最小值时，线程池可以创建该类别中的其他线程或等待，直到一些任务完成。
需求较低时，线程池线程的实际数量可以低于最小值。

于是便会出现我们在本文一开始运行时出现的结果图。在我的计算机上（八核），最小线程数是 8，于是开始的 8 个任务可以立即开始执行。当达到数量 8 而依然没有线程完成执行的时候，线程池会尝试等待任务完成。但是，1 秒后依然没有任务完成，于是线程池创建了一个新的线程来执行新的任务；接下来是每隔一秒会开启一个新的线程来执行现有任务。当有任务完成之后，就可以直接使用之前完成了任务的线程继续完成新的任务。

不过，每个类别创建线程的总数量受到最大线程数限制。

本文内容

如何使用 Task.Run？

示例程序和示例代码

TaskScheduler

ThreadPool

推荐的使用方法

参考资料

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