在任务中相似的代码返回不同的状态码

Question

我正在从三个不同的任务中抛出OperationCanceledException，每个任务都有轻微的差异，如下面的代码：

static async Task ThrowCancellationException()
{
    throw new OperationCanceledException();
}

static void Main(string[] args)
{
    var t1 = new Task(() => throw new OperationCanceledException());
    t1.Start();
    try { t1.Wait(); } catch { }

    Task t2 = new Task(async () => throw new OperationCanceledException());
    t2.Start();
    try { t2.Wait(); } catch { }

    Task t3 = ThrowCancellationException();

    Console.WriteLine(t1.Status); // prints Faulted
    Console.WriteLine(t2.Status); // prints RanToCompletion
    Console.WriteLine(t3.Status); // prints Canceled
}

我的问题是：

为什么每个任务的状态都不同？

我可以理解标有async的代码/lambda和没有标记async的lambda之间存在差异，但即使是运行相同代码的async lambda和async方法之间的状态也不同。

- meJustAndrew

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“但是即使在运行相同代码的异步Lambda和异步方法之间，状态也是不同的”--并不正确。new Task的重载采用Action而不是Func<Task>，这意味着您的 async lambda 版本相当于传递一个 async void 方法而不是 async Task 方法。如果要传递返回 Task 的委托，请使用 Task.Run：它有一个重载，接受 Func<Task>。 - canton7

Answer 1

我能理解标记为async的代码/lambda和未标记为async但运行状态不同，但即使是在运行相同代码的async lambda和async方法之间也存在差异。但这并不完全正确。

如果仔细观察new Task(async () => throw new OperationCanceledException())，你会发现它调用了重载new Task(Action action)（没有接受Func的重载）。这意味着它等同于传递一个async void方法，而不是一个async Task方法。

所以：

Task t2 = new Task(async () => throw new OperationCanceledException());
t2.Start();
try { t2.Wait(); } catch { }

这将编译成类似于以下内容:

private static async void CompilerGeneratedMethod()
{
    throw new OperationCanceledException()
}
...
Task t2 = new Task(CompilerGeneratedMethod);
t2.Start();
try { t2.Wait(); } catch { }

这会从线程池中获取一个线程，并在其上运行CompilerGeneratedMethod。当一个async void方法内部抛出异常时，在合适的位置重新引发异常（在本例中，将其重新引发到线程池上），但CompilerGeneratedMethod方法本身会立即返回。这导致Task t2立即完成，这就是为什么它的状态为RanToCompletion。

那么异常发生了什么？它正在使您的应用崩溃！在您的Main末尾放置Console.ReadLine，并查看应用在您有机会按下回车之前退出。

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这个：

Task t3 = ThrowCancellationException();

这段内容与普通的线程池有很大的不同。它并不尝试在ThreadPool上运行任何东西。 ThrowCancellationException是同步运行的，并且同步返回一个包含OperationCanceledException的Task。一个包含OperationCanceledException的Task会被视为Canceled。

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如果你想在ThreadPool上运行一个异步方法，可以使用Task.Run。它有一个重载，接受一个Func<Task>，这意味着:

Task t2 = Task.Run(async () => throw new OperationCanceledException());

会被编译成类似以下的内容：

private static async Task CompilerGeneratedMethod()
{
    throw new OperationCanceledException();
}
...
Task t2 = Task.Run(CompilerGeneratedMethod);

在这里，当在线程池中执行CompilerGeneratedMethod时，它返回一个包含OperationCanceledException的Task。然后，任务机制将Task t2转换为Canceled状态。

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顺便提一下，如果您想在线程池上显式运行方法，请避免使用new Task，而是优先使用Task.Run。TPL中有很多方法是在async/await引入之前就引入的，与之一起使用会产生困惑。

- canton7

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好的，关于异步 lambda 和异步方法，它们的返回类型会不同。我之前不知道这一点。还有，在你的 Main 方法末尾添加一个 Console.ReadLine，看看应用程序在你按下回车之前是否退出。事实上，我之前是通过在末尾设置断点来检查的，没有注意到异常。非常好的答案！ - meJustAndrew

@meJustAndrew 这是相关的部分，但t2和t3之间还有另一个区别：t2使用new Task(...).Start()，在线程池上运行给定的方法。t3直接调用ThrowCancellationException，线程池不参与其中。 - canton7

我明白了，谢谢您以这种方式澄清，我之前对线程池的使用时机有些困惑。所以如果我调用Task的构造函数并将方法作为参数传递，然后在调用start时它会进入线程池，但是如果直接调用，则会在当前线程上运行，直到遇到await关键字才会切换线程，如果我理解得正确的话。 - meJustAndrew

@meJustAndrew 正确。将 Task.Run 替换为 new Task 会使其更清晰：它在线程池上运行给定的方法。new Task 是在 async/await 出现之前引入的，并且当时并不清楚 Task 会代表“可能尚未完成的一小部分异步工作”，而不是“在另一个线程上同步运行的代码，可能尚未完成”。如果今天引入 Task，我怀疑它是否会有一个 Start 方法。 - canton7

Answer 2

当您使用Task构造函数创建任务时，您可以提供一个可选的CancellationToken参数。只有在与此特定CancellationToken相关联的OperationCanceledException的情况下，任务才会处于Canceled状态。否则，异常将被视为故障。以下是如何将OperationCanceledException与CancellationToken关联的方法：

var cts = new CancellationTokenSource();
var t1 = new Task(() =>
{
    cts.Cancel();
    throw new OperationCanceledException(cts.Token);
}, cts.Token);

关于使用异步委托作为参数创建Task构造函数的正确方法，应该创建一个嵌套的Task<Task>：

Task<Task> t2 = new Task<Task>(async () => throw new OperationCanceledException());
t2.Start();
try { t2.Result.Wait(); } catch { }

Console.WriteLine(t2.Result.Status); // prints Canceled

- Theodor Zoulias

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请注意，Task.Unwrap是一个可以帮助您处理Task<Task>的情况的工具（虽然这种情况很少见）。 - canton7

@canton7 是的，你可以在启动嵌套任务后调用 Unwrap。但是你确实需要对嵌套任务进行初始引用，以便你可以调用它的 Start 方法。如果你尝试直接启动未包装的任务，你会得到一个异常：System.InvalidOperationException: Start may not be called on a promise-style task. - Theodor Zoulias