如何让并行等待所有异步任务完成？

Question

我正在编写一个资源加载代码，但是遇到了问题。

var toDoList = new List<Action>();

toDoList.Add(async () =>
{
  await CanvasBitmap.LoadAsync(PATH1);
  Console.WriteLine("Load image");
});
toDoList.Add(async () =>
{
  await CanvasBitmap.LoadAsync(PATH2);
  Console.WriteLine("Load image");
});

// ...

toDoList.Add(async () =>
{
  await CanvasBitmap.LoadAsync(PATH100);
  Console.WriteLine("Load image");
});

toDoList.Add(() =>
{
  AudioSystem.Instance.Load(AUDIO_PATH1);
  Console.WriteLine("Load audio");
});

toDoList.Add(() =>
{
  AudioSystem.Instance.Load(AUDIO_PATH2);
  Console.WriteLine("Load audio");
});

// ...

toDoList.Add(() =>
{
  AudioSystem.Instance.Load(AUDIO_PATH100);
  Console.WriteLine("Load audio");
});

Console.WriteLine("Parallel Load Start");
Parallel.ForEach(toDoList, toDo => {
  toDo();
});
Console.WriteLine("Parallel Load End");

我希望能让Parallel等待所有LoadAsync函数完成后再执行。但是，由于异步Action委托，我没有等待。结果显示为：

Parallel Load Start 加载音频 加载音频 加载图像 加载音频 加载图像 ... 加载音频 Parallel Load End 加载图像 加载图像 加载图像 ...

由于它是Win2D的一部分(= WinRT API)，所以没有同步加载图像的方法。 我理解为什么所有磁盘I/O任务必须是异步方法。 但是，上面的代码运行在非UI线程而是自定义线程上。因此，它不需要异步运行。 你可能认为Parallel由于异步方法是无用的。但是，正如您所看到的，toDoValues既具有异步方式（Win2D）又具有同步方式（Audio）。并且对于有效地加载音频文件，需要使用Parallel。

如何使Parallel等待所有资源加载完成？

- P. ful

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你从错误的角度来看待这个问题了，只需要使用任务并使用 WhenAll 或 WaitAll 等待它们全部完成。 - TheGeneral

你的问题与Parallel无关。Parallel会等待所有操作执行完毕。你启动了异步任务，但没有等待它们完成。 - Access Denied

你的一些操作本身就是“异步”的，因为没有返回任何“Task”，所以你有“fire-and-forget”操作。当任务已经启动时，该操作将完成，而不是在任务完成时。这样的操作不适合直接与同步操作一起调度：要么全部使用Func<..., Task<T>>，要么全部使用同步操作。 - Richard

我明白为什么会发生这种情况。我知道Parallel在等待所有任务完成。但是，这些任务是异步方法。异步方法一旦被调用就会立即返回。因此，Parallel认为所有任务都已经返回并且它结束了。所以，我使用了一个SemaphoreSlim（初始值为0，最大值为1），在Parallel之后等待，并在所有资源加载完毕时唤醒。这很有效。但是，代码看起来有点混乱。 - P. ful

我发布这个问题是因为Win2D的LoadAsync方法没有任何同步方法。昨天我尝试了LoadAsync -> Wait -> Result。但是，它抛出了ArgumentException异常。但是，当我刚刚再次尝试时，它奇迹般地工作了！所以，问题已经解决了。感谢所有的评论！ - P. ful

Answer 1

并行处理是为了有效地加载音频文件所必需的。

好的，"Parallel"是一种执行并行操作的方法。但是您的代码目前正在混合CPU绑定操作和异步操作，并尝试使用"Parallel"将它们组合起来，而"Parallel"仅适用于CPU绑定操作。这就是为什么它不能很好地工作的原因。

更好的方法是将CPU绑定操作推送到线程池中，使用"Task.Run"而不是"Parallel"。然后，您可以将它们视为异步操作（从UI线程的角度），并使用"Task.WhenAll"将它们与自然异步的I/O操作组合起来。

使用您的示例代码，它应该如下所示：

var toDoList = new List<Func<Task>>();
toDoList.Add(async () =>
{
  await CanvasBitmap.LoadAsync(PATH1);
  Console.WriteLine("Load image");
});
toDoList.Add(async () =>
{
  await CanvasBitmap.LoadAsync(PATH2);
  Console.WriteLine("Load image");
});

// ...

toDoList.Add(async () =>
{
  await CanvasBitmap.LoadAsync(PATH100);
  Console.WriteLine("Load image");
});

toDoList.Add(() => Task.Run(() =>
{
  AudioSystem.Instance.Load(AUDIO_PATH1);
  Console.WriteLine("Load audio");
}));

toDoList.Add(() => Task.Run(() =>
{
  AudioSystem.Instance.Load(AUDIO_PATH2);
  Console.WriteLine("Load audio");
}));

// ...

toDoList.Add(() => Task.Run(() =>
{
  AudioSystem.Instance.Load(AUDIO_PATH100);
  Console.WriteLine("Load audio");
}));

Console.WriteLine("Concurrent Load Start");
var tasks = toDoList.Select(toDo => toDo()).ToList();
Console.WriteLine("Concurrent Load Started");
await Task.WhenAll(tasks);
Console.WriteLine("Concurrent Load End");

- Stephen Cleary

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非常感谢！它有效了！但是，当我想要取消这个任务时，我该如何取消任务呢？当我使用Parallel时，CancellationToken非常有用。但是，在图像加载异步方法中，没有空间插入CancellationToken。 - P. ful

@P.ful：你可以将 CancellationToken 传递给你的委托，并使用 ThrowIfCancellationRequested。你可能还想使用 SemaphoreSlim 来限制同时运行的任务数量。 - Stephen Cleary

Answer 2

你需要使用WhenAll。

Console.WriteLine("Parallel Load Start");
Parallel.ForEach(toDoList, toDo => {
  toDo();
});

await Task.WhenAll(toDoList); // Next line will be executed when all tasks are completed,

Console.WriteLine("Parallel Load End");

- fhnaseer

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谢谢！我会尝试的。 - P. ful