使用await关键字和Task.Wait()方法在CPU绑定任务上的区别是什么？

Question

使用await关键字和Task.Wait()方法在CPU绑定任务上的区别是什么？

c#asynchronousasync-awaittasktask-parallel-library

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这两者在机械上的区别是什么？

async void LongIOBoundWorkWithSomeCPUBoundWorkAsWellAsync()
{
    await Task.Run(CPUBoundWork);

    // Do IO bound work
    await DoIOAsync();
}

and

async void LongIOBoundWorkWithSomeCPUBoundWorkAsWellAsync()
{
    var cpuTask = Task.Run(CPUBoundWork);

    cpuTask.Wait();

    // Do IO bound work
    await DoIOAsync();
}

我知道在逻辑上，这两种方式的流程控制都是一样的。在这两种情况下，只有在 CPUBoundWork 任务完成执行后才会调用 DoIOAsync 方法。

然而，在这两种情况下，CPU 任务的调度方面是否有区别呢？

更新

请确认我的代码分析是否正确。

据我了解，await 会取消线程与正在运行该线程上的任务之间的关联。尽管这对于 I/O 请求非常有效，因为您现在可以重新使用已被网络驱动程序阻塞的 I/O 线程，但您需要维护 CPU 绑定的工作线程亲和性。

虽然 await 会破坏这种亲和性，但是 Wait() 方法，我不确定但仅仅是猜测，只是等待任务完成。如果任务还没有开始，它会在当前线程上执行它。然而，如果任务早已开始，它将阻塞当前线程，将当前线程放入等待队列中，直到下次执行调用 Wait 的任务的线程完成其工作并发出信号以唤醒等待线程。因此，调用 Wait 时会维护任务的线程亲和性。

当然，这些都只是猜测。我需要有人来确认它。

- Water Cooler v2

顺便提一下，async void 是用于事件处理程序的，而 LongIOBoundWorkWithSomeCPUBoundWorkAsWellAsync 看起来不像是一个事件处理程序。因此，很可能代码片段展示了错误使用 async void 的情况。 - undefined

4个回答

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一个简单的方法来理解async..await结构正在发生什么，就是将其“转换”为Task和ContinueWith。

我是什么意思？你的第一段代码：

async void LongIOBoundWorkWithSomeCPUBoundWorkAsWellAsync()
{
    await Task.Run(CPUBoundWork);

    // Do IO bound work
    await DoIOAsync();
}

将被转换为：

Task LongIOBoundWorkWithSomeCPUBoundWorkAsWellAsync()
{
    return Task.Run(CPUBoundWork)
        .ContinueWith(t => {
            // Do IO bound work
            DoIOAsync();
        }).Unwrap();
}

因此，它会立即返回一个任务链到调用方。

你的第二段代码：

async void LongIOBoundWorkWithSomeCPUBoundWorkAsWellAsync()
{
    var cpuTask = Task.Run(CPUBoundWork);

    cpuTask.Wait();

    // Do IO bound work
    await DoIOAsync();
}

将被转换为：

Task LongIOBoundWorkWithSomeCPUBoundWorkAsWellAsync()
{
    var cpuTask = Task.Run(CPUBoundWork);

    cpuTask.Wait();

    // Do IO bound work
    return DoIOAsync();
}

因此，它会等待第一个任务准备就绪，然后返回带有DoIOAsync任务的调用者。

因此，这两种方法明显不同！第二个代码将阻塞调用者，直到CPUBoundWork准备就绪。

- lvoros

谢谢。问题在于：我知道所有这些，并且已经在问题的更新部分中完全写下了所有这些。当我说逻辑控制流时，我并不是指在内部会发生什么。相反，我指的是按何种顺序执行哪个方法。而你们所有人正在解释的就是我所说的机械差异。每个人，包括Stephen Clearey在他的答案中所说的都是我在上面提问的更新部分中写的，尽管用的不同的词语。这是一个词语的区别，而不是意见的分歧。 - Water Cooler v2

@lvoros，在第一个例子中的.ContinueWith(...)后需要加上.Unwrap()才能达到相同的效果。此外，await做的不仅仅是这个：它检查任务是否已经完成，并且如果已完成，则继续执行。因此，在本质上，async方法可以在任何await或最终在返回或抛出时返回已经完成的任务。 - acelent

是的，你说得对。我已经纠正了它。谢谢你的解释。 - lvoros

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就调度而言，一旦到达DoIOAsync，两种情况之间实际上没有区别，除了第一种情况可能在不同的线程上。

这里的主要区别是Wait（）会阻塞线程，而await允许该线程被重用。阻塞线程比切换到新任务要昂贵得多。您还可能会给线程池增加更多压力。

当然，所有这些都要看你是否到达DoIOAsync。混合使用异步和同步是死锁的罪魁祸首，并且通常不建议使用，除非您绝对确定正在发生什么。

- Cory Nelson

我已经更新了问题并提出了一个理论。如果有人能够确认或否定我的假设，那就太好了。 - Water Cooler v2

非常感谢您的回复。我会更加努力学习，并再次阅读您的答案。 - Water Cooler v2

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我认为你在经过两个答案后已经明白了，在你的情况下不同之处在于Wait()会阻塞第二种变体。但是-在你的情况下，你没有从等待函数CPUBoundWork中返回任何值！但是如果你将返回一些值（例如int）-那么你的代码将像这样：

    Task<int> cpuTask = Task.Run(() => CPUBoundWork);
    ... // here we can do anything before CPUBoundWork return result
    var r = await cpuTask;// we will be here only after CPUBoundWork return result

- Aleksandr Zolotov

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可以查看英文原文，
原文链接

- Stephen Cleary · Accepted Answer

我理解await会取消线程与正在运行任务之间的任何关联，但实际情况并非如此。

首先，await不会导致任何东西运行或被“调度”。调度（如果有）和运行（如果有）在到达await之前已经在进行中了。 await是一种“异步等待”，也就是说，它会异步等待任务完成。这里的“异步”意味着“不阻塞当前线程”。

关于async和await的介绍，我在我的博客上有更详细的内容。

我理解逻辑上两者的控制流相同，但实际上并非如此。 Wait会阻塞当前线程，而await则不会。

在这两种情况下，只有当CPUBoundWork任务完成执行后，才会调用DoIOAsync方法。

这是正确的。

但是，在这两种情况下，CPU任务的调度是否会有所不同呢？

不，无论哪种情况，都是由Task.Run而不是Wait或await进行调度。

虽然这对于I/O请求非常有效，因为现在可以重用被网络驱动程序阻塞的I/O线程，但您需要保持CPU绑定工作的线程亲和性。

如果要保持在同一线程上，则不能使用Task.Run。您必须直接调用CPUBoundWork。

关于Wait()方法，我不确定，但仅是猜测，它只是等待任务完成。如果任务尚未开始，则在当前线程上执行它。

事实上比这更复杂。有时候会发生，有时候不会。在您发布的代码中，通常不会（因为CPUBoundWork已经启动）。

因此，在调用Wait时，任务的线程亲和性得以保持。

再次强调，这只是一个简化。如果你所说的“线程亲和性”是指在Wait之前和之后使用同一线程，那么是的，没错。

然而，在异步方法中阻塞任务可能很危险；正如我在我的博客中所描述的那样，你可能会遇到死锁情况。如果你正在考虑将Task.Run与async一起使用，请查看我的Task.Run礼仪指南。