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我有以下代码:

var channel = Channel.CreateUnbounded<string>();

var consumers = Enumerable
    .Range(1, 5)   
    .Select(consumerNumber =>
        Task.Run(async () =>
        {
            var rnd = new Random();
            while (await channel.Reader.WaitToReadAsync())
            {
                if (channel.Reader.TryRead(out var item))
                {
                    Console.WriteLine($"Consuming {item} on consumer {consumerNumber}");
                }
            }
        }));

var producers = Enumerable
    .Range(1, 5)    
    .Select(producerNumber =>
        Task.Run(async () =>
        {
            var rnd = new Random();
            for (var i = 0; i < 10; i++)
            {
                var t = $"Message {i}";
                Console.WriteLine($"Producing {t} on producer {producerNumber}");

                await channel.Writer.WriteAsync(t);
                await Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds(rnd.Next(3)));
            }
        }));

await Task.WhenAll(producers)
    .ContinueWith(_ => channel.Writer.Complete());

await Task.WhenAll(consumers);

哪个可以正常工作,但是我希望它在生产的同时消费。然而

await Task.WhenAll(producers)
    .ContinueWith(_ => channel.Writer.Complete());

阻止消费者运行直到它完成,我想不出一种让它们都运行的方法?

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2 回答 2

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代码有几个问题,包括忘记枚举producersconsumers枚举。IEnumerable被懒惰地评估,所以在你用例如foreachor实际枚举它之前ToList,什么都不会生成。

ContinueWith使用得当也没什么问题。这绝对比使用异常作为控制流更好、更便宜。

通过使用一些常见的 Channel 编码模式,可以对代码进行很多改进。

  1. 生产者拥有并封装通道
  2. 生产者只公开读者

另外,ContinueWith这是一个很好的选择来表示 ChannelWriter 的完成,因为我们根本不关心哪个线程会这样做。如果有的话,我们宁愿使用“工作者”线程之一来避免线程切换。

假设生产者函数是:

async Task Produce(ChannelWriter<string> writer, int producerNumber)
{
    return Task.Run(async () =>
    {
        var rnd = new Random();
        for (var i = 0; i < 10; i++)
        {
            var t = $"Message {i}";
            Console.WriteLine($"Producing {t} on producer {producerNumber}");

            await channel.Writer.WriteAsync(t);
            await Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds(rnd.Next(3)));
        }
    }
}

制片人

生产者可以是:

ChannelReader<string> ProduceData(int dop)
{
    var channel=Channel.CreateUnbounded<string>();
    var writer=channel.Writer;

    var tasks=Enumerable.Range(0,dop)
                 .Select(producerNumber => Produce(producerNumber))
                 .ToList();
    _ =Task.WhenAll(tasks).ContinueWith(t=>writer.TryComplete(t.Exception));
                       .
    
    return channel.Reader;
}

完成和错误传播

注意这一行:

_ =Task.WhenAll(tasks).ContinueWith(t=>writer.TryComplete(t.Exception));

这表示一旦生产者完成,编写者本身就应该完成,但可能会引发任何异常。延续运行在哪个线程上并不重要,因为它除了 call 之外什么都不做TryComplete

更重要的是,t=>writer.TryComplete(t.Exception)将工作异常传播给下游消费者。否则消费者永远不会知道出了什么问题。如果您有一个数据库使用者,您希望它避免在源中止时完成任何更改。

消费者

消费者方法可以是:

async Task Consume(ChannelReader<string> reader,int dop,CancellationToken token=default)
{
    var tasks= Enumerable
        .Range(1, dop)   
        .Select(consumerNumber =>
            Task.Run(async () =>
            {
                await foreach(var item in reader.ReadAllAsync(token))
                {
                    Console.WriteLine($"Consuming {item} on consumer {consumerNumber}");
                }
            }));
    await Task.WhenAll(tasks);
}

在这种情况下await Task.WhenAll(tasks);,枚举工作任务,从而启动它们。

生成所有生成的消息不需要其他任何东西。当所有生产者完成时,Channel.Reader就完成了。发生这种情况时,ReadAllAsync将继续向消费者提供所有剩余的消息并退出。

作品

结合这两种方法很简单:

var reader=Produce(10);
await Consume(reader);

一般模式

这是使用 Channels 的管道阶段的一般模式 - 从 ChannelReader 读取输入,将其写入内部 Channel 并仅返回拥有的通道的 Reader。这样舞台就拥有了通道,这使得完成和错误处理变得更加容易:

static ChannelReader<TOut> Crunch<Tin,TOut>(this ChannelReader<Tin>,int dop=1,CancellationToken token=default)
{
    var channel=Channel.CreateUnbounded<TOut>();
    var writer=channel.Writer;

    var tasks=Enumerable.Range(0,dop)
              .Select(async i=>Task.Run(async ()=>
              {
                  await(var item in reader.ReadAllAsync(token))
                  {
                      try
                      {
                          ...
                          await writer.WriteAsync(msg);
                      }
                      catch(Exception exc)
                      {
                          //Handle the exception and keep processing messages
                      }
                  }
              },token));
    _ =Task.WhenAll(tasks)
           .ContinueWith(t=>writer.TryComplete(t.Exception));
    return channel.Reader;
}

这允许将多个“阶段”链接在一起以形成管道:

var finalReader=Producer(...)
                .Crunch1()
                .Crunch2(10)
                .Crunch3();
await foreach(var result in finalReader.ReadAllAsync())
{
...
}

生产者和消费者方法可以以相同的方式编写,例如允许创建数据导入管道:

var importTask = ReadFiles<string>(somePath)
                  .ParseCsv<string,Record[]>(10)
                  .ImportToDb<Record>(connectionString);

await importTask;

ReadFiles

static ChannelReader<string> ReadFiles(string folder)
{
    var channel=Channel.CreateUnbounded<string>();
    var writer=channel.Writer;

    var task=Task.Run(async ()=>{
        foreach(var path in Directory.EnumerateFiles(folder,"*.csv"))
        {
            await writer.WriteAsync(path);
        }
    });
    task.ContinueWith(t=>writer.TryComplete(t.Exception));
    return channel.Reader;
}

.NET 6 Parallel.ForEachAsync 的更新

现在生产中支持 .NET 6,可以使用Parallel.ForEachAsync将并发使用者简化为:

static ChannelReader<TOut> Crunch<Tin,TOut>(this ChannelReader<Tin>,
                           int dop=1,CancellationToken token=default)
{
    var channel=Channel.CreateUnbounded<TOut>();
    var writer=channel.Writer;

    var dop=new ParallelOptions { 
                MaxDegreeOfParallelism = dop,
                CancellationToken = token
    };
    var task=Parallel.ForEachAsync(
                 reader.ReadAllAsync(token),
                 dop,
                 async item =>{
                      try
                      {
                          ...
                          await writer.WriteAsync(msg);
                      }
                      catch(Exception exc)
                      {
                          //Handle the exception and keep processing messages
                      }
                  });
    task.ContinueWith(t=>writer.TryComplete(t.Exception));
    return channel.Reader;
}
于 2021-09-21T07:34:43.663 回答
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consumersproducers变量的类型为IEnumerable<Task>。这是一个延迟的可枚举,需要具体化才能创建任务。ToArray您可以通过在 LINQ 查询上链接运算符来实现可枚举。通过这样做,两个变量的类型将变为Task[],这意味着您的任务已实例化并启动并运行。

作为旁注,该ContinueWith方法需要显式传递TaskScheduler.Default作为参数,否则您将受到任何TaskScheduler.Current可能的摆布(TaskScheduler例如,它可能是 UI)。这是 的正确用法ContinueWith

await Task.WhenAll(producers)
    .ContinueWith(_ => channel.Writer.Complete(), TaskScheduler.Default);
  1. 代码分析器 CA2008:不通过TaskScheduler
  2. “[...] 这就是为什么在我编写的生产库代码中,我总是明确指定我想使用的调度程序。” 斯蒂芬·图布

另一个问题是任何抛出的异常producers都会被吞掉,因为任务没有被等待。只等待继续,这不太可能失败。要解决这个问题,你可以放弃原语 ContinueWith,而使用 async-await 组合(一个等待然后完成通道的异步本地函数)。producers在这种情况下,甚至没有必要这样做。你可以简单地这样做:

try { await Task.WhenAll(producers); }
finally { channel.Writer.Complete(); }

通道将CompleteTask.WhenAll(producers)任务的任何结果之后,因此consumers不会卡住。

第三个问题是producers,在等待consumers. 这些任务将成为即发即弃的任务。我把它留给您,以了解如何确保在所有情况下都可以等待所有任务,然后才能成功退出该方法或出现错误。

于 2021-09-20T13:02:00.790 回答