如果使用Task.Delay，Task.WhenAll的行为会有所不同

Question

我发现了一些我无法理解的内容。

示例代码

考虑这个示例代码。

public static void Main()
{
    Example(false)
        .ConfigureAwait(false)
        .GetAwaiter()
        .GetResult();
      
    Console.ReadLine();

}
    
public static async Task Example(bool pause)
{
    List<int> items = Enumerable.Range(0, 10).ToList();

    DateTime start = DateTime.Now;

    foreach(var item in items) {
        await ProcessItem(item, pause);
    }

    DateTime end = DateTime.Now;

    Console.WriteLine("using normal foreach: " + (end - start));
    
    var tasks = items.Select(x => ProcessItem(x, pause));

    start = DateTime.Now;

    await Task.WhenAll(tasks);
    
    end = DateTime.Now;

    Console.WriteLine("using Task.WhenAll " + (end - start));
}

public static async Task ProcessItem(int item, bool pause)
{
    Console.WriteLine($"[{item}]: invoked at " + DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss.fff tt"));

    if (pause) {
        await Task.Delay(1);
    }

    int x = 5;

    for (int i = 0; i < 1 * 1000000; i++) {
        x = await Calculate(i);
    }
   
}

public static async Task<int> Calculate(int item)
{
    return await Task.FromResult(item + 5);
}

在Example方法中，我只是简单地调用ProcessItem方法，首先使用普通的foreach，然后使用Task.WhenAll。 ProcessItem需要一些数字和一个指示是否应调用await.TaskDelay(1)的标志，稍后会详细介绍。除此之外，它所做的就是模拟一些长时间运行的代码+对第三个可等待方法(Calculate)的调用。 结果 运行代码时的结果为：

[0]: invoked at 01:19:17.417
[1]: invoked at 01:19:17.898
[2]: invoked at 01:19:18.330
[3]: invoked at 01:19:18.782
[4]: invoked at 01:19:19.118
[5]: invoked at 01:19:19.472
[6]: invoked at 01:19:19.716
[7]: invoked at 01:19:19.961
[8]: invoked at 01:19:20.179
[9]: invoked at 01:19:20.402
using normal foreach: 00:00:03.2314927

[0]: invoked at 01:19:20.639
[1]: invoked at 01:19:20.887
[2]: invoked at 01:19:21.178
[3]: invoked at 01:19:21.440
[4]: invoked at 01:19:21.670
[5]: invoked at 01:19:21.954
[6]: invoked at 01:19:22.390
[7]: invoked at 01:19:22.880
[8]: invoked at 01:19:23.218
[9]: invoked at 01:19:23.449
using Task.WhenAll 00:00:03.0749655

正常的循环和 Task.WhenAll 执行时间大致相同，看起来两个版本都是按顺序运行的，因为在两种情况下输出之间总是存在一定的延迟。

现在让我们来点奇怪的事情。如果我将 Example 中的参数从 false 改为 true，那么该方法会调用 await.TaskDelay(1)，导致执行结果不同，您可以在结果中看到。

[0]: invoked at 01:22:17.047
[1]: invoked at 01:22:17.521
[2]: invoked at 01:22:17.886
[3]: invoked at 01:22:18.337
[4]: invoked at 01:22:18.735
[5]: invoked at 01:22:19.024
[6]: invoked at 01:22:19.262
[7]: invoked at 01:22:19.500
[8]: invoked at 01:22:19.731
[9]: invoked at 01:22:19.992
using normal foreach: 00:00:03.2050316
[0]: invoked at 01:22:20.240
[1]: invoked at 01:22:20.241
[2]: invoked at 01:22:20.241
[3]: invoked at 01:22:20.241
[4]: invoked at 01:22:20.242
[5]: invoked at 01:22:20.242
[6]: invoked at 01:22:20.242
[7]: invoked at 01:22:20.243
[8]: invoked at 01:22:20.243
[9]: invoked at 01:22:20.244
using Task.WhenAll 00:00:01.4674985

如您所见，普通循环按照惯例工作，但显然Task.WhenAll现在决定同时为所有项目调用ProcessItem方法，而以前是逐个处理一个项目。 问题： 为什么执行await Task.Delay(1)会产生如此巨大的差异？

为什么第一个版本（没有调用await Task.Delay(1)）不会同时为所有项目调用ProcessItem？

我感觉好像有些地方没想明白。我已经使用.NET 4.5和.NET 4.7.2测试了代码，结果相同。

- Trexx

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在你的代码中，Task.Delay 调用是唯一实际异步处理的地方。如果没有它，所有东西都将按顺序运行。 - Klaus Gütter

Task.FromResult 并不能神奇地将一个 CPU 绑定的操作变成异步。 - Charlieface

为什么var tasks = items.Select(x => ProcessItem(x, pause));在start = DateTime.Now;之前？ - asaf92

Answer 1

当你有 await MyAsyncMethod() 时，它返回一个 Task，可能处于已完成或未完成状态。并且包含方法的其余部分的执行取决于该状态。

• 当任务“完成”时，执行将同步继续。
• 当任务尚未完成时，包含异步方法返回一个未完成的任务。只有在此任务完成时，才会执行包含方法的其余部分。

在您的 Calculate 方法中，您正在返回 Task.FromResult，这是一个已完成的任务。但是，Task.Delay 直到超时结束后才会完成，因此您立即得到一个未完成的任务。

因此，如果 pause==false，则您的方法实际上是同步运行的，并且当 foreach 完成时，所有方法都已完成，没有留下任何内容供 Task.WhenAll 等待。

使用pause==true，ProcessItem方法会在Delay时间到达时立即返回一个不完整的任务。因此，多个此方法的调用会迅速启动（您可以看到Console.WriteLine输出的时间很接近），只有在延迟过期后，才会执行其余部分-在Task.WhenAll中。

- Hans Kesting

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感谢您的澄清，我理解了。在我的实际情况中，当调用一些还不完全异步的外部事物时，我有某种“暂停”开关。一旦这种情况发生改变，我认为问题就会得到解决。 - Trexx