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今天用一個(gè)簡單例子說說異步的多路徑終止。我盡可能寫得容易理解吧，但今天的內(nèi)容需要有一定的編程能力。

今天這個(gè)話題，來自于最近對gRPC的一些技術(shù)研究。

話題本身跟gRPC沒有太大關(guān)系。應(yīng)用中，我用到了全雙工數(shù)據(jù)管道這樣一個(gè)相對復(fù)雜的概念。

我們知道，全雙工連接是兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的連接，但不是簡單的“請求-響應(yīng)”連接。任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以在任何時(shí)間發(fā)送消息。概念上，還是有客戶端和服務(wù)端的區(qū)分，但這僅僅是概念上，只是為了區(qū)分誰在監(jiān)聽連接嘗試，誰在建立連接。實(shí)際上，做一個(gè)雙工的API比做一個(gè)“請求-響應(yīng)”式的API要復(fù)雜得多。

由此，延伸出了另一個(gè)想法：做個(gè)類庫，在庫內(nèi)部構(gòu)建雙工管道，供給消費(fèi)者時(shí)，只暴露簡單的內(nèi)容和熟悉的方式。

一、開始

假設(shè)我們有這樣一個(gè)API：

• 客戶端建立連接
• 有一個(gè)SendAsync消息從客戶端發(fā)送到服務(wù)器
• 有一個(gè)TryReceiveAsync消息，試圖等待來自服務(wù)器的消息(服務(wù)器有消息發(fā)送為True，返之為False)
• 服務(wù)器控制數(shù)據(jù)流終止，如果服務(wù)器發(fā)送完最后一條消息，則客戶端不再發(fā)送任何消息。

接口代碼可以寫成這樣：

 
 
 

  
  
  
interface ITransport : IAsyncDisposable 
  
  
  
{ 
  
  
  
    ValueTask SendAsync(TRequest request, CancellationToken cancellationToken); 
  
  
  
    ValueTask<(bool Success, TResponse Message)> TryReceiveAsync(CancellationToken cancellationToken); 
  
  
  
} 
 
 
 

忽略連接的部分，代碼看起來并不復(fù)雜。

下面，我們創(chuàng)建兩個(gè)循環(huán)，并通過枚舉器公開數(shù)據(jù)：

 
 
 

  
  
  
ITransport transport; 
  
  
  
public async IAsyncEnumerable ReceiveAsync([EnumeratorCancellation] CancellationToken cancellationToken) 
  
  
  
{ 
  
  
  
    while (true) 
  
  
  
    { 
  
  
  
        var (success, message) = 
  
  
  
            await transport.TryReceiveAsync(cancellationToken); 
  
  
  
        if (!success) break; 
  
  
  
        yield return message; 
  
  
  
    } 
  
  
  
} 
  
  
  
 
  
  
  
public async ValueTask SendAsync(IAsyncEnumerable data, CancellationToken cancellationToken) 
  
  
  
{ 
  
  
  
    await foreach (var message in data.WithCancellation(cancellationToken)) 
  
  
  
    { 
  
  
  
        await transport.SendAsync(message, cancellationToken); 
  
  
  
    } 
  
  
  
} 
 
 
 

這里面用到了異步迭代器相關(guān)的概念。如果不明白，可以去看我的另一篇專門討論異步迭代器的文章，【傳送門】。

二、解決終止標(biāo)志

好像做好了，我們用循環(huán)接收和發(fā)送，并傳遞了外部的終止標(biāo)志給這兩個(gè)方法。

真的做好了嗎?

還沒有。問題出在終止標(biāo)志上。我們沒有考慮到這兩個(gè)流是相互依賴的，特別是，我們不希望生產(chǎn)者(使用SendAsync的代碼)在任何連接失敗的場景中仍然運(yùn)行。

實(shí)際上，會有比我們想像中更多的終止路徑：

• 我們可能已經(jīng)為這兩個(gè)方法提供了一個(gè)外部的終止令牌，并且這個(gè)令牌可能已經(jīng)被觸發(fā)
• ReceiveAsync的消費(fèi)者可能已經(jīng)通過WithCancellation提供了一個(gè)終止令牌給GetAsyncEnumerator，并且這個(gè)令牌可能已經(jīng)被觸發(fā)
• 我們的發(fā)送/接收代碼可能出錯(cuò)了
• ReceiveAsync的消費(fèi)者在數(shù)據(jù)獲取到中途，要終止獲取了 - 一個(gè)簡單的原因是處理收到的數(shù)據(jù)時(shí)出錯(cuò)了
• SendAsync中的生產(chǎn)者可能發(fā)生了錯(cuò)誤

這只是一些可能的例子，但實(shí)際的可能會更多。

本質(zhì)上，這些都表示連接終止，因此我們需要以某種方式包含所有這些場景，進(jìn)而允許發(fā)送和接收路徑之間傳達(dá)問題。換句話說，我們需要自己的CancellationTokenSource。

顯然，這種需求，用庫來解決是比較完美的。我們可以把這些復(fù)雜的內(nèi)容放在一個(gè)消費(fèi)者可以訪問的單一API中：

 
 
 

  
  
  
public IAsyncEnumerable Duplex(IAsyncEnumerable request, CancellationToken cancellationToken = default); 
 
 
 

這個(gè)方法：

• 允許它傳入一個(gè)生產(chǎn)者
• 通話它傳入一個(gè)外部的終止令牌
• 有一個(gè)異步的響應(yīng)返回

使用時(shí)，我們可以這樣做：

 
 
 

  
  
  
await foreach (MyResponse item in client.Duplex(ProducerAsync())) 
  
  
  
{ 
  
  
  
    // ... todo 
  
  
  
} 
  
  
  
async IAsyncEnumerable ProducerAsync([EnumeratorCancellation] CancellationToken cancellationToken = default) 
  
  
  
{ 
  
  
  
    for (int i = 0; i < 100; i++) 
  
  
  
    { 
  
  
  
        yield return new MyRequest(i); 
  
  
  
        await Task.Delay(100, cancellationToken); 
  
  
  
    } 
  
  
  
} 
 
 
 

上面這段代碼中，我們ProducerAsync還沒有實(shí)現(xiàn)太多內(nèi)容，目前只是傳遞了一個(gè)占位符。稍后我們可以枚舉它，而枚舉行為實(shí)際上調(diào)用了代碼。

回到Duplex。這個(gè)方法，至少需要考慮兩種不同的終止方式：

• 通過cancellationToken傳入的外部令牌
• 使用過程中可能傳遞給GetAsyncEnumerator()的潛在的令牌

這兒，為什么不是之前列出的更多種終止方式呢?這兒要考慮到編譯器的組合方式。我們需要的不是一個(gè)CancellationToken，而是一個(gè)CancellationTokenSource。

 
 
 

  
  
  
public IAsyncEnumerable Duplex(IAsyncEnumerable request, CancellationToken cancellationToken = default) => DuplexImpl(transport, request, cancellationToken); 
  
  
  
 
  
  
  
private async static IAsyncEnumerable DuplexImpl(ITransport transport, IAsyncEnumerable request, CancellationToken externalToken, [EnumeratorCancellation] CancellationToken enumeratorToken = default) 
  
  
  
{ 
  
  
  
    using var allDone = CancellationTokenSource.CreateLinkedTokenSource(externalToken, enumeratorToken); 
  
  
  
    // ... todo 
  
  
  
} 
 
 
 

這里，DuplexImpl方法允許枚舉終止，但又與外部終止標(biāo)記保持分離。這樣，在編譯器層面不會被合并。在里面，CreateLinkedTokenSource反倒像編譯器的處理。

現(xiàn)在，我們有一個(gè)CancellationTokenSource，需要時(shí)，我們可能通過它來終止循環(huán)的運(yùn)行。

 
 
 

  
  
  
using var allDone = CancellationTokenSource.CreateLinkedTokenSource(externalToken, enumeratorToken); 
  
  
  
try 
  
  
  
{ 
  
  
  
    // ... todo 
  
  
  
} 
  
  
  
finally 
  
  
  
{ 
  
  
  
    allDone.Cancel(); 
  
  
  
} 
 
 
 

通過這種方式，我們可以處理這樣的場景：消費(fèi)者沒有獲取所有數(shù)據(jù)，而我們想要觸發(fā)allDone，但是我們退出了DuplexImpl。這時(shí)候，迭代器的作用就很大了，它讓程序變得更簡單，因?yàn)橛昧藆sing，最終里面的任何內(nèi)容都會定位到Dispose/DisposeAsync。

下一個(gè)是生產(chǎn)者，也就是SendAsync。它也是雙工的，對傳入的消息沒有影響，所以可以用Task.Run作為一個(gè)獨(dú)立的代碼路徑開始運(yùn)行，而如果生產(chǎn)者出現(xiàn)錯(cuò)誤，則終止發(fā)送。上邊的todo部分，可以加入：

 
 
 

  
  
  
var send = Task.Run(async () => 
  
  
  
{ 
  
  
  
    try 
  
  
  
    { 
  
  
  
        await foreach (var message in request.WithCancellation(allDone.Token)) 
  
  
  
        { 
  
  
  
            await transport.SendAsync(message, allDone.Token); 
  
  
  
        } 
  
  
  
    } 
  
  
  
    catch 
  
  
  
    { 
  
  
  
        allDone.Cancel(); 
  
  
  
        throw; 
  
  
  
    } 
  
  
  
}, allDone.Token); 
  
  
  
 
  
  
  
// ... todo: receive 
  
  
  
 
  
  
  
await send; 
 
 
 

這里啟動了一個(gè)生產(chǎn)者的并行操作SendAsync。注意，這里我們用標(biāo)記allDone.Token把組合的終止標(biāo)記傳遞給生產(chǎn)者。延遲await是為了允許ProducerAsync方法里可以使用終止令牌，以滿足復(fù)合雙工操作的生命周期要求。

這樣，接收代碼就變成了：

 
 
 

  
  
  
while (true) 
  
  
  
{ 
  
  
  
    var (success, message) = await transport.TryReceiveAsync(allDone.Token); 
  
  
  
    if (!success) break; 
  
  
  
    yield return message; 
  
  
  
} 
  
  
  
 
  
  
  
allDone.Cancel(); 
 
 
 

最后，把這部分代碼合在一起看看：

 
 
 

  
  
  
private async static IAsyncEnumerable DuplexImpl(ITransport transport, IAsyncEnumerable request, CancellationToken externalToken, [EnumeratorCancellation] CancellationToken enumeratorToken = default) 
  
  
  
{ 
  
  
  
    using var allDone = CancellationTokenSource.CreateLinkedTokenSource(externalToken, enumeratorToken); 
  
  
  
    try 
  
  
  
    { 
  
  
  
        var send = Task.Run(async () => 
  
  
  
        { 
  
  
  
            try 
  
  
  
            { 
  
  
  
                await foreach (var message in request.WithCancellation(allDone.Token)) 
  
  
  
                { 
  
  
  
                    await transport.SendAsync(message, allDone.Token); 
  
  
  
                } 
  
  
  
            } 
  
  
  
            catch 
  
  
  
            { 
  
  
  
                allDone.Cancel(); 
  
  
  
                throw; 
  
  
  
            } 
  
  
  
        }, allDone.Token); 
  
  
  
 
  
  
  
        while (true) 
  
  
  
        { 
  
  
  
            var (success, message) = await transport.TryReceiveAsync(allDone.Token); 
  
  
  
            if (!success) break; 
  
  
  
            yield return message; 
  
  
  
        } 
  
  
  
 
  
  
  
        allDone.Cancel(); 
  
  
  
 
  
  
  
        await send; 
  
  
  
    } 
  
  
  
    finally 
  
  
  
    { 
  
  
  
        allDone.Cancel(); 
  
  
  
    } 
  
  
  
} 
 
 
 

三、總結(jié)

相關(guān)的處理就這么多。這里實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵點(diǎn)是：

• 外部令牌和枚舉器令牌都對allDone有貢獻(xiàn)
• 傳輸中發(fā)送和接收代碼使用allDone.Token
• 生產(chǎn)者枚舉使用allDone.Token
• 任何情況下退出枚舉器，allDone都會被終止
• 如果傳輸接收錯(cuò)誤，則allDone被終止
• 如果消費(fèi)者提前終止，則allDone被終止
• 當(dāng)我們收到來自服務(wù)器的最后一條消息后，allDone被終止
• 如果生產(chǎn)者或傳輸發(fā)送錯(cuò)誤，allDone被終止

最后多說一點(diǎn)，關(guān)于ConfigureAwait(false)：

默認(rèn)情況下，await包含一個(gè)對SynchronizationContext.Current的檢查。除了表示額外的上下文切換之外，在UI應(yīng)用程序的情況下，它也意味著在UI線程上運(yùn)行不需要在UI線程上運(yùn)行的代碼。庫代碼通常不需要這樣做。因此，在庫代碼中，通常應(yīng)該在所有用到await的地方使用. configureawait (false)來繞過這個(gè)檢查。而在一般應(yīng)用程序的代碼中，應(yīng)該默認(rèn)只使用await而不使用ConfigureAwait，除非你知道你在做什么。

 

網(wǎng)站標(biāo)題：開發(fā)進(jìn)階：DotnetCore多路徑異步終止
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