async、await在ASP.NET[ MVC]中之线程死锁的故事

早就听说.Net4.5里有一对好基友async和await，今儿我迫不及待地拿过来爽了一把。尼玛就悲剧了啊。

场景重构

 1 public ActionResult Index(string ucode)

 2 {

 3     string userInfo = GetUserInfo(ucode).Result;

 4     ViewData["UserInfo"] = userInfo;

 5     return View();

 6 }

 7 

 8 async Task<string> GetUserInfo(string ucode)

 9 {

10     HttpClient client = new HttpClient();

11     var httpContent = new FormUrlEncodedContent(new Dictionary<string, string>()

12     {

13         {"ucode", ucode}

14     });

15     string uri = "http://www.xxxx.com/user/get";

16     var response = await client.PostAsync(uri, httpContent);

17     return response.Content.ReadAsStringAsync().Result;

18 }

上述代码是对真实案例的简化，即通过第三方OPenAPI获取用户信息，然后展示在Index页中，很简单。我点运行之后，发现执行到var response = await client.PostAsync(uri, httpContent);黄色小箭头进入到这句代码之后就消失的无影无踪，我等了半宿，然后……然后就没有然后了，没有异常，只有寂寞。

我首先考虑到是不是HttpClient引起的（之前使用HttpWebRequest.GetResponse能按预期执行，因此不会是http://www.xxxx.com/user/get这个API的问题，且当时并没有想到会是线程问题），查阅了很多资料，对代码进行反复修改，问题依旧。后来我鬼使神差地将最后两行改为：

1 var response = client.PostAsync(uri, httpContent).Result.Content.ReadAsStringAsync().Result;

2 return response;

问题竟然神奇的消失了，当Index页面展现在我眼前的时候，我心说这不是玩我呢吧。我安慰自己说这或许是.NET框架的某个不为人知的bug，倒霉被我遇到，不管了洗洗睡吧。经过一个晚上的折腾，累得够呛，于是我很快就进入了梦乡。梦中考英语，试卷上只能看到密密麻麻的a，我急得满头大汗，再仔细一看，满满的就两个单词：async和await。我一下惊醒了。

async和await

关于async和await，这兄弟俩是对异步编程的语法简化。谈到异步，就涉及到线程和逻辑执行顺序，看下面代码就一清二楚了。

 1 class Program

 2 {

 3     static void Main(string[] args)

 4     {

 5         Console.WriteLine("step1,线程ID:{0}", System.Threading.Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);

 6 

 7         AsyncDemo demo = new AsyncDemo();

 8         //demo.AsyncSleep().Wait();//Wait会阻塞当前线程直到AsyncSleep返回

 9         demo.AsyncSleep();//不会阻塞当前线程

10 

11         Console.WriteLine("step5,线程ID:{0}", System.Threading.Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);

12         Console.ReadLine();

13     }

14 }

15 

16 public class AsyncDemo

17 {

18 

19     public async Task AsyncSleep()

20     {

21         Console.WriteLine("step2,线程ID:{0}", System.Threading.Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);

22 

23         //await关键字表示等待Task.Run传入的逻辑执行完毕，此时(等待时)AsyncSleep的调用方能继续往下执行

24         //Task.Run将开辟一个新线程执行指定逻辑

25         await Task.Run(() => Sleep(10));

26 

27         Console.WriteLine("step4,线程ID:{0}", System.Threading.Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);

28     }

29 

30     private void Sleep(int second)

31     {

32         Console.WriteLine("step3,线程ID:{0}", System.Threading.Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);

33 

34         Thread.Sleep(second * 1000);

35     }

36 

37 }

运行结果：注意step2和step4虽然在同一个方法内部，但它们的运行线程是不同的，step4与step3一样使用Task.Run开辟的新线程。注意：假如我们在Sleep里再次使用Task.Run又开辟了新线程，假设ID为10，并通过await关键词修饰，那么step4将运行在线程10。假如将第8、9行注释互换：

1 demo.AsyncSleep().Wait();//Wait会阻塞当前线程直到AsyncSleep返回

2 //demo.AsyncSleep();//不会阻塞当前线程

即人为控制异步逻辑同步返回，其实这和之前获取用户信息的场景是一样一样的，猜想是在执行step2或step3后再无后续输出。运行结果：，看来“事与愿违”。那么之前的出现的问题是怎么回事呢？既然step4和step1所在线程不一样，我们能想到什么？当然是线程死锁了！

提问：再将第25行改为Task.Run(() => Sleep(10)).Wait();这时候会输出什么呢，或者说step4的输出线程ID是多少？Task.Wait();和await不一样，它会阻塞当前线程（而不管内部逻辑是否开辟了新的线程）。运行结果：，可得step4仍运行在主线程。

线程死锁

引起线程死锁的原因有很多。在ASP.NET[ MVC]的场景中，涉及到一个概念就是AspNetSynchronizationContext，它同时只能被一个线程独占。结合async和await的特性，回到本文开头的代码：

 1 public ActionResult Index(string ucode)

 2 {

 3     string userInfo = GetUserInfo(ucode).Result;//线程A阻塞，等待GetUserInfo返回，当前上下文AspNetSynchronizationContext  4     ViewData["UserInfo"] = userInfo;

 5     return View();

 6 }

 7 

 8 async Task<string> GetUserInfo(string ucode)

 9 {

10     HttpClient client = new HttpClient();

11     var httpContent = new FormUrlEncodedContent(new Dictionary<string, string>()

12     {

13         {"ucode", ucode}

14     });

15     string uri = "http://www.xxxx.com/user/get"; 　　　　//client.PostAsync在其内部开辟新线程（设为B）异步执行，注意await并不会阻塞当前线程，而是将控制权返回方法调用方，这里是Index Action 16     var response = await client.PostAsync(uri, httpContent); 　　　　//client.PostAsync返回，但下列代码仍运行在线程B。当前方法企图重入AspNetSynchronizationContext，死锁产生在这里 17     return response.Content.ReadAsStringAsync().Result;

18 }

 解决方法：

1. var response= await client.PostAsync(uri, httpContent).ConfigureAwait(false)；//第16行
2. 调用方使用await调用async方法，而非GetResult、Task.Resul、Task.Wait；//第3行
3. 使用client.PostAsync(uri, httpContent).Result.Content.ReadAsStringAsync().Result。//阻塞当前线程，而非将控制权返回给调用方，如前所述

参考资料

• Asynchronous Programming with Async and Await (C# and Visual Basic)
• HttpClient, HttpClientHandler, and WebRequestHandler Explained
• HttpClient.GetAsync(…) never returns when using await/async
• SynchronizationContext 综述
• 线程之间的通讯---SynchronizationContext

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