.NET——让Task支持带超时的非阻塞异步等待

最新推荐文章于 2021-10-25 19:11:05 发布

Amazing_PP

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前言

大家都知道Task表示一个异步任务。如果我们想等待一个Task完成，有很多自带的实例、静态方法供我们选择。有的阻塞，有的不阻塞。不过带超时的等待只有一个，而且它是堵塞的。

这次给大家写个非阻塞的带超时的等待方法~

Task已有的等待方法

Task实例已有的等待方法就是Wait：

▲ 五个重载，一个无限等待，一个支持取消，两个支持超时（毫秒和TimeSpan），一个既支持取消也支持超时

但Task实例的等待方法的所有重载都有一个弊端，那就是阻塞。如果真的用这个方法来等待这个Task，那么一定会堵塞一个线程。所以通常不建议这样直接等待。

另外，Task还提供了静态的等待方法：

▲ Task静态的等待方法

Task.WaitAll和Task.WaitAny的功能基本和Task实例的Wait方法是一样的，只是可以等待多个Task的实例罢了。

而Task.WhenAll和WhenAny才是不阻塞线程的异步等待。

可是！可以看上图，只有Task.Wait系列的重载才有timout参数，也就是超时功能，而Task.When系列则没有。

这也就是本文要讨论和解决的问题。如何让一个Task的等待既可以有超时功能，又是异步的不堵塞线程呢？

带超时的异步非阻塞等待方法的实现

Task有一个Task.Delay静态方法，它是用来创建一个在指定时间延迟后完成的任务，类似于一个异步的Thread.Sleep。而我们就可以用这个方法来间接实现异步非阻塞的等待。

Task.WhenAny可以异步的等待多个任务中任意一个任务的完成。这样就可以和Task.Delay做一个结合。思路就是要么是真正在执行的任务先完成，要么就是超时先完成。于是我们可以用Task.Delay来创建一个新的Task，来比较两个Task的执行先后：

public static async Task<TResult> WaitAsync<TResult>(Task<TResult> task, TimeSpan timeout)
{
    if (await Task.WhenAny(task, Task.Delay(timeout)) == task)
    {
        return await task;
    }
    else
    {
        throw new TimeoutException("The operation has timed out.");
    }
}

但这个扩展封装还不够好，如果我们的任务早已完成，但timeout设置的过长，那么Task.Delay创建的延时任务会一直等到timeout设置的时间结束后才结束，会一直常驻后台，占用资源。

还好延时任务可以被取消，于是我们可以用CancellationTokenSource，把无用的延时任务给释放掉。

然后就有了以下完整的封装：

namespace AmazingPP
{
    public static class TaskWaitingExtensions
    {
        public static async Task WaitAsync(this Task task,TimeSpan timeout)
        {
            using (var timeoutCancellationTokenSource = new CancellationTokenSource())
            {
                var delayTask = Task.Delay(timeout, timeoutCancellationTokenSource.Token);
                if (await Task.WhenAny(task,delayTask) == task)
                {
                    timeoutCancellationTokenSource.Cancel();
                    await task;
                }
                else
                {
                    throw new TimeoutException("The opertion has timed out.");
                }
            }
        }

        public static async Task<TResult> WaitAsync<TResult>(this Task<TResult> task, TimeSpan timeout)
        {
            using (var timeoutCancellationTokenSource = new CancellationTokenSource())
            {
                var delayTask = Task.Delay(timeout, timeoutCancellationTokenSource.Token);
                if (await Task.WhenAny(task, delayTask) == task)
                {
                    timeoutCancellationTokenSource.Cancel();
                    return await task;
                }
                else
                {
                    throw new TimeoutException("The operation has timed out.");
                }
            }
        }
    }
}