Task<T>.Result 和字符串拼接

Question

当我在使用 async / await 时，遇到了以下问题：

class C
{
    private static string str;

    private static async Task<int> FooAsync()
    {
        str += "2";
        await Task.Delay(100);
        str += "4";
        return 5;
    }

    private static void Main(string[] args)
    {
        str = "1";
        var t = FooAsync();
        str += "3";

        str += t.Result; // Line X

        Console.WriteLine(str);
    }
}

我原本期望的结果是“12345”，但实际上却是“1235”。不知何故，数字“4”被忽略了。

如果我将X行拆分为：

int i = t.Result;
str += i;

然后预期的结果是"12345"。

为什么会这样？（使用VS2012）

- Nubcase

---

为什么这样做确实很有趣，但需要注意的是，您不应该这样做 - 共享对变量的访问，而这些操作不是原子操作，并且没有锁定或其他线程逻辑，这肯定会使您陷入不确定的情况。 - Chris Moschini

Answer 1

为什么会这样？（使用 VS2012）

您正在运行控制台应用程序，这意味着没有当前的同步上下文。

因此，在 await 之后的 FooAsync() 方法部分在单独的线程中运行。 当您执行 str += t.Result 时，实际上是在 += 4 调用和 += t.Result 之间创建了竞争条件。 这是因为 string + = 不是原子操作。

如果您在Windows Forms或WPF应用程序中运行相同的代码，则会捕获并使用同步上下文来进行 + =“4”，这意味着所有内容都在同一线程上运行，您将不会看到此问题。

- Reed Copsey

---

如果在“FooAsync”代码中发生str += 4之后才执行return 5，那么怎么可能会出现竞争条件呢？ - Ilya Kogan

@IlyaKogan 因为+=不是原子操作。它被分解成几个子操作，这些操作可以（在这种情况下）交织在一起生成未定义的结果。 - Servy

@IlyaKogan 竞态条件发生的原因是 str += t.Result 实际上是 str = str + t.Result，且在 +=4 完成之前获取了“str”。 - Reed Copsey

Answer 2

C#语句形式x += y;在编译时会被扩展成x = x + y;。

str += t.Result;会被扩展成str = str + t.Result;，其中str在获取t.Result之前被读取。此时，str的值是"123"。当FooAsync中的延续运行时，它修改了str并返回了5，因此str现在的值是"1234"。然而，在FooAsync的延续运行之前（即str仍为"123"），str的值与5相连以将结果赋给str，结果为"1235"。

当你把它分成两个语句int i = t.Result; str += i;时，这种行为就不会发生。

- Timothy Shields

---

行为仍然可能发生，即使分成两个语句。只是不太可能。请参见里德的答案。 - Stephen Cleary

Answer 3

这是一种竞态条件。在两个执行线程之间，您没有正确同步共享变量的访问。 您的代码可能像这样做：

• 将字符串设置为“1”
• 调用FooAsync
• 追加2
• 当调用await时，主方法继续执行，FooAsync中的回调将在线程池中运行；从现在开始，事情变得不确定。
• 主线程将3附加到字符串

然后我们来到有趣的那一行：

str += t.Result;

这里将它分成了几个较小的操作。首先获取str的当前值。此时异步方法（很可能）尚未完成，因此它将是"123"。然后等待任务完成（因为Result强制执行阻塞等待），并将任务结果添加到字符串末尾，本例中为5。

异步回调将在主线程已经获取str的当前值之后抓取并重新设置str，然后在主线程即将覆盖它之前覆盖str，而它从未被读取。

- Servy