异步/等待的架构设计

Question

如果您在架构的较低级别使用async/await，是否有必要将async/await调用"冒泡"到最高层，这样做效率是否低下，因为您基本上为每个层创建了一个新线程（为每个层异步地调用异步函数），或者它并不重要，只是取决于您的喜好？

我正在使用EF 6.0-alpha3，以便可以在EF中使用异步方法。

我的存储库如下：

public class EntityRepository<E> : IRepository<E> where E : class
{
    public async virtual Task Save()
    {
        await context.SaveChangesAsync();
    }
}

现在我的业务层如下：

public abstract class ApplicationBCBase<E> : IEntityBC<E>
{
    public async virtual Task Save()
    {
        await repository.Save();
    }
}

当然，在我的用户界面中，调用时遵循相同的模式是必要的。

这是：

1. 必要的吗？
2. 对性能有负面影响吗？
3. 只是个人喜好吗？

即使不在单独的层/项目中使用，如果我在同一类中调用嵌套方法，同样的问题也适用：

    private async Task<string> Dosomething1()
    {
        //other stuff 
        ...
        return await Dosomething2();
    }
    private async Task<string> Dosomething2()
    {
        //other stuff 
        ...
        return await Dosomething3();
    }
    private async Task<string> Dosomething3()
    {
        //other stuff 
        ...
        return await Task.Run(() => "");
    }

- valdetero

Answer 1

如果您在架构的较低层次上使用async/await，是否必须将所有的async/await调用“向上传递”，这样做是否效率低下，因为您基本上为每个层创建了一个新线程（对于每个层异步调用异步函数），或者这并不重要，只取决于您的喜好？

这个问题涉及到几个误解。首先，每次调用异步函数时，您并没有创建新的线程。其次，您不需要声明一个异步方法，仅因为您正在调用一个异步函数。如果您已经满意返回的任务，只需从一个没有async修饰符的方法中返回即可。

public class EntityRepository<E> : IRepository<E> where E : class
{
    public virtual Task Save()
    {
        return context.SaveChangesAsync();
    }
}

public abstract class ApplicationBCBase<E> : IEntityBC<E>
{
    public virtual Task Save()
    {
        return repository.Save();
    }
}

这样做会稍微更高效一些，因为它不会因为很小的原因而创建状态机，但更重要的是，它更简单。

任何异步方法，在方法的结尾只有一个await表达式等待一个Task或Task<T>，并且没有进一步处理的情况下，最好不要使用async/await。因此，这个：

public async Task<string> Foo()
{
    var bar = new Bar();
    bar.Baz();
    return await bar.Quux();
}

更好的写法是:

public Task<string> Foo()
{
    var bar = new Bar();
    bar.Baz();
    return bar.Quux();
}

（理论上，创建的任务有一些细微差别，因此调用者可以添加延续的内容也会有所不同，但在绝大多数情况下，您不会注意到任何差异。）

- Jon Skeet

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请注意，您还可以将诸如您描述的消息标记为 async 以添加错误处理。如果您等待该任务，则可以仅将调用包装在 try/catch 块中，而无需添加提供的任务的延续。 - Servy

@Servy：是的，但在那种情况下，它就不符合提供无额外处理的描述了。不过，可以这样做而不更改API确实很方便... - Jon Skeet

@valdetero：在这种情况下，它并不完全是“发射并忘记”，你仍然返回了一个“任务（Task）”，可以用来查看操作何时完成、失败等。很难用一句话准确地概括所有内容，最好深入了解await实际上为您做了什么。 - Jon Skeet

@Jon - 谢谢！关于await，我的意思是如果调用者具有线程亲和性（WinForms、Silverlight等），那么他们可以使用textBox.Text = Method().Results，并且它将适用于异步/等待版本（因为没有ConfigureAwait(false)），但在“只返回EFv6给您的任务”的情况下，它会失败并引发跨线程异常。据我所知。 :) - James Manning

@JamesManning：不，这对于非异步/等待版本也可以工作，因为“调用”代码仍然会首先等待任务，并且是“他们”的等待将它们带回正确的上下文。他们仍然希望 textBox.Text = await Method() - 但无论 Method 是异步的还是只是从其他地方返回任务都没有关系。 - Jon Skeet

Answer 2

这样做是否低效，因为您基本上为每个层创建一个新线程（异步调用每个层的异步函数），或者它并不重要，只是取决于您的喜好？

不是。异步方法不一定会使用新线程。在这种情况下，由于底层异步方法调用是一个IO绑定方法，因此实际上不应该创建任何新线程。

这是什么意思：

1. necessary

如果您想保持操作异步，那么“冒泡”异步调用是必要的。虽然这样做确实更好，因为它使您可以充分利用异步方法，包括在整个堆栈上组合它们。

2. negative on performance

不会。正如我之前提到的，这不会创建新线程。虽然有一些开销，但其中大部分可以最小化（见下文）。

3. just a matter of preference

如果您希望保持异步，则不能这样做。您需要这样做以使整个堆栈保持异步。

现在，有一些方法可以提高性能。如果您只是在封装一个异步方法，则不需要使用语言特性-只需返回Task：

public virtual Task Save()
{
    return repository.Save();
}

repository.Save() 方法已经返回一个 Task - 没有必要在其外部再用一个 Task 包裹它，也不需要使用 await。这样可以使方法更加高效。

你还可以让你的“低级”异步方法使用 ConfigureAwait 来避免需要调用同步上下文：

private async Task<string> Dosomething2()
{
    //other stuff 
    ...
    return await Dosomething3().ConfigureAwait(false);
}

如果您不需要担心调用上下文，这将显着减少每个 await 所涉及的开销。在编写“库”代码时，这通常是最佳选择，因为“外部”的 await 将捕获 UI 的上下文。库的“内部”工作通常不关心同步上下文，因此最好不要捕获它。

最后，我要警告您其中一个示例：

private async Task<string> Dosomething3()
{
    //other stuff 
    ...
    // Potentially a bad idea!
    return await Task.Run(() => "");
}

如果您正在创建一个异步方法，并在内部使用 Task.Run 来“创建异步性”以包装一个本身不是异步的操作，那实际上是将同步代码封装在异步方法中。这将使用线程池线程，但可能会“隐藏”它正在执行此操作的事实，从而使 API 误导用户。通常最好将对 Task.Run 的调用留给最高级别的调用，除非它们确实能够利用异步 IO 或某些其他方式来卸载，否则让底层方法保持同步。 （这并非总是正确的，但通过 Task.Run 将“异步”代码包装在同步代码上，然后通过 async/await 返回，通常是设计有缺陷的标志。）

- Reed Copsey

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最后一个方法中的Task.Run()只是一个为了示例目的而创造的例子。在这种情况下，它可以是任何返回Task或Task<string>的方法。我只是想展示方法的嵌套。 - valdetero

@valdetero 是的，但是具体的示例实际上是在使用人们不知道的async/await反模式。我想提出这一点，尽管我也提到它不一定是错误的，只是需要谨慎使用。 - Reed Copsey

返回 Task.CompletedTask; - Rakka Rage