C#任务未按预期工作。奇怪的错误。

Question

我一直在尝试并行计算，但是我对程序中发生的事情感到困惑。

我正在尝试复制XNA框架的一些功能。 我使用了组件样式的设置，并且我想通过在单独的任务中调用每个组件的Update方法来使我的程序更加高效。 然而，显然我做错了什么。

我在循环中更新调用的代码如下：

public void Update(GameTime gameTime)
{
    Task[] tasks = new Task[engineComponents.Count];

    for (int i = 0; i < tasks.Length; i++)
    {
        tasks[i] = new Task(() => engineComponents[i].Update(gameTime));
        tasks[i].Start();
    }

    Task.WaitAll(tasks);
}

这个出现了奇怪的错误：

一个未经处理的类型为 'System.AggregateException' 的异常在 mscorlib.dll 中发生

内部异常提到了索引超出范围。

如果我改变

Task[] tasks = new Task[engineComponents.Count];

to

Task[] tasks = new Task[engineComponents.Count - 1];

如果这样做的话似乎是有效的（或者至少程序不会抛出异常），但是数组中没有足够的空间来存储所有组件。尽管如此，所有组件都会被更新，尽管 tasks 数组的空间不足以容纳它们。

然而，在游戏运行时作为参数传递的 gameTime 对象有些失控。我很难确定问题所在，但是我有两个组件都仅使用一个圆形的x位置进行移动。

x += (float)(gameTime.ElapsedGameTime.TotalSeconds * 10);

然而，当使用“Tasks”时，它们的x位置很快就会相互分离，但实际上它们应该是相同的。每个“engineComponent.Update(gameTime)”在每个更新周期中调用一次，并传递相同的“gameTime”对象。

在使用“tasks[i].RunSynchronously()”替换“tasks[i].Start()”时，程序按预期运行。

我知道以这种方式使用任务可能不是特别有效的编程实践，所以我的问题是出于好奇：为什么上述代码没有按照预期工作？我知道我错过了一些显而易见的东西，但我一直无法追踪具体哪里出了问题。

对于这个长问题，我表示歉意，感谢您的阅读;)

- Callum Evans

Answer 1

请尝试以下操作：

for (int i = 0; i < tasks.Length; i++)
{
    var innerI = i;
    tasks[i] = new Task(() => engineComponents[innerI].Update(gameTime));
    tasks[i].Start();
}

每个任务都需要一个新的变量，该变量将被linq表达式捕获，并保存作业部分的索引。现在，所有的任务都使用变量 i 并且在最新元素上执行工作。

- Tony

---

那里的解释根本不清楚—— i确实被捕获了，但捕获的是变量而不是值。 Lambda表达式永远不会捕获一个值，而总是捕获一个变量。这并不像 OP 可以“记住”去捕获 i 值一样。 - Jon Skeet

Answer 2

问题在于你的lambda表达式捕获了变量i - 不是i的值，而是变量本身。

这意味着在任务执行时，循环可能已经进入下一次迭代（甚至更晚）。因此，你的一些组件可能会被更新多次，有些组件可能根本没有被更新，最终任务可能会在i超出engineComponents范围时执行，从而导致异常。有关更多详细信息，请参见Eric Lippert的博客文章：

• 循环变量闭包的危害
• 循环变量闭包，第二部分

修复此问题的三个选项：

• Take a copy of the variable inside the loop. Each variable declared inside the loop will be captured separately:

  for (int i = 0; i < tasks.Length; i++)
  {
      int copyOfI = i;
      tasks[i] = new Task(() => engineComponents[copyOfI].Update(gameTime));
      tasks[i].Start();
  }
  

• Capture engineComponents[i] in a separate variable instead:

  for (int i = 0; i < tasks.Length; i++)
  {
      var component = engineComponents[i];
      tasks[i] = new Task(() => component.Update(gameTime));
      tasks[i].Start();
  }
  

• If you're using C# 5, using a foreach loop will do what you want:

  var tasks = new List<Task>();
  foreach (var component in engineComponents)
  {
      Task task = new Task(() => component.Update(gameTime));
      tasks.Add(task);
      task.Start();
  }
  Task.WaitAll(tasks.ToArray());
  

请注意，最后一种解决方案在使用C＃ 4编译器时将不会起作用，因为foreach迭代变量的行为是它是一个单独的变量，就像i一样。您不需要针对.NET 4.5或更高版本进行操作即可使其工作，但您需要使用C＃ 5编译器。

另一种选择是根本不明确使用任务-改用Parallel.ForEach：

// This replaces your entire method body
Parallel.ForEach(engineComponents, component => component.Update(gameTime));

简单多了！

- Jon Skeet

Answer 3

您的循环变量被封闭在闭包中。这里有一篇由Eric Lippert撰写的文章，可以提供更详细的解释。您可以通过在循环内部声明一个内部变量来轻松解决此问题：

public void Update(GameTime gameTime)
{
    Task[] tasks = new Task[engineComponents.Count];

    for (int i = 0; i < tasks.Length; i++)
    {
        int inner = i; // Declare another temp variable
        tasks[i] = new Task(() => engineComponents[inner].Update(gameTime));
        tasks[i].Start();
    }

    Task.WaitAll(tasks);
}

- rexcfnghk