c# - 异步/等待 : a correct way to make background task non-blocking

Question

EDIT: from OP's comment, the goal is non-blocking background task so that the rest remain responsive

假设我有这样一个函数:

void OnFrameSampleAcquired(VideoCaptureSample sample)
{  
    //Some code here

    //Here I want to introduce an Asynchrnous process
    ProcessAsynchronously(_latestImageBytes);

    //some more code here
}

在注释的地方，我想介绍一个异步函数的调用。现在，我不能修改OnFrameSampleAcquired(意思是我不能让它“异步”)。我该怎么做？

我在想

async void ProcessAsynchronously(byte[] image)
{
    await Process1(image);
    await Process2(image);
    // ...
}

或async Task ProcessAsynchronously(byte[] image)

其中 ProcessX 也被声明为 async

这是一个好方法吗？

感谢您的任何见解，因为我在异步处理方面的实践经验很少。

Answer 1

EDITED 包括评论中的所有建议并添加了一些背景。

背景与见解

将一个函数转换为async 不足以使整个过程成为非阻塞的。为了实现你想要的，整个处理路径(调用堆栈)应该转换为非阻塞。调用堆栈上的一种阻塞方法足以使整个进程阻塞。 非阻塞 并不一定意味着异步，如以下一些示例所示。

将一个方法转换成async有两个步骤:

• 更改签名以返回任务。这将允许您的调用者跟踪您的方法的状态和结果。
• 将async 关键字添加到签名中。这将允许在您的方法主体中使用 await-ing 其他 async 方法。

CPU 绑定(bind)任务与 IO 绑定(bind)任务

请注意，即使您await 一个方法，也不一定意味着您立即将线程释放回您的调用者。被await-ed 的方法只会在它依次开始await-ing 以进行IO 绑定(bind)操作时才将线程释放回给您。当 await-ed 方法在第一次 await-ing 进行 IO 绑定(bind)操作之前执行 CPU 绑定(bind)操作时，您的线程仍将阻塞。

例如:

async Task MyAsyncMethod()
{
    Thread.Sleep(5000); // equivalent to CPU-bound operations
}

await MyAsyncMethod(); // will block for 5 seconds

另一方面，

async Task MyAsyncMethod()
{
    await Task.Delay(5000); // equivalent to IO-bound operations
}

await MyAsyncMethod(); // will return immediately

如果您有 CPU 密集型任务但仍不想阻塞调用者线程，则解决方法:

async Task MyAsyncMethod()
{
    await Task.Yield(); // this does the magic
    Thread.Sleep(5000); // equivalent to CPU-bound operations
}

await MyAsyncMethod(); // will return immediately thanks to Task.Yield()

在你的情况下该怎么做

由于我不确定为什么您不能将 OnFrameSampleAcquired 签名更改为 async，因此我会建议几个不同的选项。

选项 1

最简单和真正异步的方法是这样的:

async Task OnFrameSampleAcquired(VideoCaptureSample sample)
{  
    //Some code here

    //Here I want to introduce an Asynchrnous process
    await ProcessAsynchronously(_latestImageBytes);

    //some more code here -- provided it is either async or non-blocking!
}

async Task ProcessAsynchronously(byte[] image)  
{
    await Process1(image);
    await Process2(image);
    // ...
}

如果您的处理路径上的所有方法看起来都像这些，那么您已经正确实现了非阻塞后台作业。

选项 2

如果您绝对无法更改签名 OnFrameSampleAcquired，则有一个解决方法。您可以按照@Fildor 的建议异步调用其余处理:

public void OnFrameSampleAcquired(VideoCaptureSample sample)
{
    //Some code here

    //Here I want to introduce an Asynchrnous process
    ProcessAsynchronously(_latestImageBytes).ContinueWith(task => {
        // this runs on a different thread after ProcessAsynchronously is completed
        // some more code here
    });

    // return without blocking
}

在这里你两全其美:首先，你不必更改 OnFrameSampleAcquired 的签名；其次，OnFrameSampleAcquired 现在是一种非阻塞方法。

选项 3

如果因为必须实现这样的接口(interface)而无法更改签名:

public interface ISomeInterface
{
    void OnFrameSampleAcquired(VideoCaptureSample sample);
    // ... other members
}

然后您可以将async 关键字添加到您的方法中，并且仍然符合接口(interface):

async void OnFrameSampleAcquired(VideoCaptureSample sample)
{  
    //Some code here

    //Here I want to introduce an Asynchrnous process
    await ProcessAsynchronously(_latestImageBytes);

    //some more code here
}

ISomeInterface x;                  // initialized elsewhere
x.OnFrameSampleAcquired(/*....*/); // the same as await, but no error handling

此选项的缺点是调用者无法跟踪任务的状态(仍在运行或已完成？)，也无法跟踪其结果(已完成或抛出异常？)。您可能必须将 OnFrameSampleAcquired 的整个主体包装在 try/catch 中，并将异常写入日志。

选项 4

从技术上讲，您还可以在 Task 上使用 Wait 从非异步 OnFrameSampleAcquired 调用异步 ProcessAsynchronously，但它不会实现您的目标有一个非阻塞后台任务。 Wait() 将阻塞线程，直到异步处理完成:

void OnFrameSampleAcquired(VideoCaptureSample sample)
{  
    //Some code here

    //Here I want to introduce an Asynchrnous process
    ProcessAsynchronously(_latestImageBytes).Wait();

    //some more code here
}