异步/等待：使后台任务不阻塞的正确方法

Question

编辑：从OP的评论，目标是非阻塞后台任务，以便其余保持响应

说我有一个这样的功能：

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

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

    //some more code here
}

在评论中，我想介绍一个对异步函数的调用。 现在，我无法修改OnFrameSampleAcquired （这意味着我无法使其“异步”）。 我怎样才能做到这一点？

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？

感谢您提供任何见解，因为我在异步处理方面的实践经验很少。

Answer 1

编辑包括评论中的所有建议，并增加了一些背景。

背景与见解

将一个函数转换为async不足以使整个过程保持非阻塞状态。 为了实现所需的功能，应将整个处理路径（调用堆栈）转换为非阻塞。 调用堆栈上的一种阻塞方法足以呈现整个进程阻塞。 如下面的一些示例所示， 非阻塞并不一定意味着async 。

将方法转换为async涉及两个步骤：

• 更改签名以返回Task 。 这将使您的呼叫者可以跟踪方法的状态和结果。
• 将async关键字添加到签名。 这将允许在您的方法主体中await其他async方法。

CPU绑定与IO绑定任务

请注意，即使在await方法时，也不一定意味着您立即将线程释放回调用方。 await的方法仅在依次开始await IO绑定操作时才将线程释放给您。 当await -ed方法在首次await -IO绑定操作之前执行CPU绑定操作时，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限制的任务，但仍然不想阻止调用者线程，则可以采用以下解决方法：

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()

您的情况该怎么办

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

选项1

最简单，真正异步的方法是：

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);
    // ...
}

如果处理路径上的所有方法看起来都像这样，则说明您已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，则有一种解决方法。 相反，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，您会赢得双赢：首先，您不必更改OnFrameSampleAcquired的签名； 其次，OnFrameSampleAcquired现在是一种非阻塞方法。

选项3

如果由于必须实现以下接口而无法更改签名：

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

那么您可以将async关键字添加到您的方法中，并且仍然符合该接口：

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（仍在运行还是已完成？），也无法跟踪其结果（已完成还是抛出异常？）。 您可能必须在try/catch包装OnFrameSampleAcquired的整个主体，并编写一个异常以进行日志记录。

选项4

从技术上讲，您还可以使用“ Wait Task从非异步OnFrameSampleAcquired异步调用异步ProcessAs，但这不会实现拥有非阻塞后台任务的目标 。 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
}