Тонкости асинхронного программирования

1
©LuxoftTraining2013
06 июля 2013
Тонкости асинхронного
программирования
Dev Labs

2
Эволюция языка C#

3
Sync vs Async
Synchronous
Perform something here and now.
I’ll regain control to execute something else
when it’s done.

4
Sync vs Async
Caller Srv
Foo
42
Caller Srv
Operation finished
Result: 42
FooAsync
Operation Started
Bckgn
Starting background
operation
Notifies
t
t
t0
Sync vs Async

5
Sync vs Async
var webRequest = WebRequest.Create(Url);
using (var response = webRequest.GetResponse())
{
    using (var file = new FileStream(FileName,
         FileMode.OpenOrCreate))
    {
        var length = response.ContentLength;
        var textWriter = new StreamWriter(file);
        textWriter.Write(length.ToString());
        textWriter.Close();
    }
}

6
Sync vs Async (2)
var webRequest = WebRequest.Create(Url);
using (var response = await webRequest.GetResponseAsync())
{
    using (var file = new FileStream(FileName,
         FileMode.OpenOrCreate))
    {
        var length = response.ContentLength;
        var textWriter = new StreamWriter(file);
        await textWriter.WriteAsync(length.ToString());
        textWriter.Close();
    }
}

7
Demo – sync 2 async

8
Если вы думаете, что
асинхронное программирование
стало проще!

9
Копайте в глубь!
Все нетривиальные абстракции дырявы
Джоэл Спольски «Закон дырявых абстракций»
Вы должны понимать как минимум на один
уровень абстракции ниже того уровня, на
котором вы кодируете
Ли Кэмпбел (Lee Campbell)

10
Async/await – лишь вершина

11
Synchronization Context
 Некоторые типы приложений налагают
ограничения на «потоковую» модель
 Control.Invoke/BeginInvoke
 Dispatcher.Invoke/BeginInvoke
 Контекст синхронизации «прячет» эти детали за
абстрактным интерфейсом
 Контекст нужен для «маршалинга» управления
из одного потока в другой (*)
 Контексты повсюду!

12
Зачем мне это?
Я же программирую на C#
5.0!

13
private int GetAnswerToUltimateQuestion()
{
    buttonRun.Enabled = false;
    Thread.Sleep(1000);
    buttonRun.Enabled = true;
    return 42;
}
private void buttonRun_Click_Sync(object sender, EventArgs e)
{
    int result = GetAnswerToUltimateQuestion();
    textBoxStatus.Text = result.ToString();
}
Sync Version
Некоторая длительная
операция!!

14
private async Task<int> GetAnswerToUltimateQuestionAsync()
{
    await Task.Delay(1000);
    return 42;
}
private void buttonRun_Click_Async(object sender, EventArgs e)
{
    Task<int> result = GetAnswerToUltimateQuestionAsync();
    textBoxStatus.Text = result.Result.ToString();
}
Наивный подход…
[Thread 2] Ожидает
освобождения UI
потока
[Thread 1] Ожидает
завершения
асинхронной
операции
Захватываем Sync Context
Возвращает
управление!

15
Другими словами…
private Task<int> GetAnswerToUltimateQuestionAsyncImpl()
{
    var task = LongRunningTask();
    return task.ContinueWith(t =>
        {
            return 42;
        }, TaskScheduler.FromCurrentSynchronizationContext());
}
private void buttonRun_Click_Async_Impl(object sender, EventArgs e)
{
    Task<int> result = GetAnswerToUltimateQuestionAsyncImpl();
    textBoxStatus.Text = result.Result.ToString();
}

17
“Sync over Async” + UI ==
Deadlock!

18
Решение
private async Task<int> GetAnswerAsync()
{
    return 42;
}
private async void btn_Click(object sender,
    EventArgs e)
{
    label.Text = (await GetAnswerAsync()).ToString();
}

19
Где вылетит ошибка?
var ms = new MemoryStream();
// Здесь?
Task<int> task = ms.ReadAsync(null, 0, 42);
// Или здесь?
int result = task.Result;
• Является исключение «синхронным» или «асинхронным»?

20
«Наивная» реализация
public static async Task<int> ReadAsync(byte[] buffer)
{
    if (buffer == null)
         throw new ArgumentNullException("buffer");
    // Реализация асинхронного чтения
    return 42;
}
Результирующая задача перейдет
в Faulted состояние!
• Синхронное исключение означает «баг» в вызывающем
коде.
• «Поломанная» задача означает баг в реализации!
Зачем заморачиваться?

21
Корректная реализация
public static Task<int> ReadAsync(byte[] buffer)
{
    if (buffer == null)
         throw new ArgumentNullException("buffer");
    return ReadAsyncImpl(buffer);
}
private static async Task<int> ReadAsyncImpl(byte[] buffer)
{
    // Реализация асинхронногочтения
    return 42;
}
Синхронная проверка
«предусловий»
Блоки итераторов ведут
себя аналогично!

22
Await исключений
public static async Task<int> SimpleAsync()
{
    throw new CustomException();
}
public static async void ConsumeSimpleAsync()
{
    var task = SimpleAsync();
    try
    {
        // "Разыменовывание" задачи приводит к
        // "разворачиванию" первого исключения!
        int result = await task;
    }
    catch (CustomException)
    {
        Console.WriteLine("Yahoo!!!");
    }
}

23
Обработка нескольких исключений
public static async Task FooAsync()
{
    // t1 "падает"
    Task<int> t1 = Task<int>.Factory.StartNew(() =>
    {
        throw new Exception("E1");
    });
    // t2 тоже "падает"
    {
    });
    int r1 = await t1;
    int r2 = await t2;
}
Получим “E1”?
Получим “E2”?
Получим
AggregateException?
UnobservedTaskException!

24
Unobserved Exceptions
 Событие TaskScheduler.UnobservedException
 Генерируется финализатором
 Не вызывается при обращении к
 Result
 Exception
 Вызове Wait
 Поведение зависит от версии .NET Framework
 .NET 4.5 – «умалчивается» (*)
 .NET 4.0 – «ломает» приложение

25
“Решение”
{
   // t1 "падает"
   {
   });
    // t2 тоже "падает"
   {
   });
    // "Наблюдаем" оба исключения
   var task = Task.WhenAll(t1, t2);
   await task.ContinueWith(_ => _.Result);
   int r1 = t1.Result;
   int r2 = t2.Result;
}
«Объединяем» обе
задачи
await task; пробросил бы лишь
первое исключение!Явно генерируем AggregateException!!!!

26
Структура исключений
AggregateException
task.ContinueWith()
AggregateException
Task.WhenAll(t1, t2);
First
Exception("E1")
t1: Task
Exception("E2")
t2: Task
First Second
await вытянет первое
исключение и получит
AggregateException!
Task.WhenAll(t1, t2);
await
task.ContinueWith(_ => _.Result);

27
И как это дело ловить?
var task = Modified.FooAsync();
try
{
    await task;
}
// Для случая более одного исключения
catch (AggregateException e)
{
    // "Выпрямляем" все исключения
    int count = e.Flatten().InnerExceptions.Count;
    Console.WriteLine(
        "Demo2.Modified.FooAsync failed with {0} exceptions",
        count);
}
// Для более простых случаев
catch (CustomException e) { }
catch (Exception e) {}

28
Асинхронные методы
 Типы возвращаемого значения асинхронного
метода:
 async void FooAasync() – Fire and Forget (*)
 async Task FooAsync() – (void Foo())
 async Task<T> FooAsync() – (T Foo())

29
Где вылетит ошибка?
private static async void FooAsync()
{
throw new Exception("Ooops!");
}
It Depends!

30
Demo – async void exceptions

31
Задача: убедиться, что метод генерирует
исключение!

32
Naïve Approach
{
//throw new InvalidOperationException("Oops!");
}
[Test]
public async void Test_FooAsync_Throws_1()
{
try
{
await FooAsync();
Assert.Fail("InvalidOperation was not thrown");
}
catch (InvalidOperationException)
{ }
}
[Test]
public async void Test_FooAsync_Throws_2()
{
Assert.Throws<InvalidOperationException>(async () => await FooAsync());
}

33
Рабочий вариант!
[Test]
public void Test_FooAsync_Throws()
{
// Sync over Asyc? ;)
ThrowsAsync<InvalidOperationException>(FooAsync).Wait();
}
public async static Task ThrowsAsync<T>(Func<Task> testCode)
where T : Exception
{
try
{
await testCode();
// Если мы сюда попадем, то движок NUnit
// бросит нужный тип исключения
Assert.Throws<T>(() => { });
}
catch (T)
{}
}

34
Async Guidelines
 Async void – это операции вида “fire-and-forget”
 Вызывающий код не может узнать о завершении
асинхронного метода
 Вызывающий код не может обработать
исключения
(вместо этого они попадут в цикл обработки UI
сообщений или «уронят» приложение!)
 Используйте async void только для обработчиков
событий самого высокого уровня.
 Используйте возвращаемые значения!
 Осторожнее с асинхронными лямбда-
выражениями!

35
Сколько же тут всего…
 Влияние TAP на дизайн приложения!
 Обработка исключений
 Unobserved exceptions
 Bugs vs Task Faults
 Гранулярность асинхронных операций
 Testability
 Work stealing

36
Вот этого не надо
- Как вы пишите софт?
- Бац-бац и в продакшн (с).
- Как из синхронного приложения сделать
асинхронное?
- Async/await и готово!

37
Его высочество Async …
не так прост, как кажется;)

38
Что думает по этому поводу Eric Lippert?
Q: C# 5.0 has new feature called async/await. Why
should developers be excited about it?
A: People like me, are excited about this feature
because its a cooperative multitasking with
coroutines implementing using continuation
passing style.

39
Дополнительные ссылки
 pfxteam blog
 C# Async Tips and Tricks Part 2: Async Void
 MVP Summit presentation on async
 Знакомство с асинхронными операциями в C# 5

40
!Благодарю за внимание
?Вопросы

41
IntHR
Luxtown
Информация об учебном центре
www.luxoft-training.ru/about
Расписание
www.luxoft-training.ru/timetable
Каталог курсов
www.luxoft-training.ru/training/catalog_directions
Контакты
www.luxoft-training.ru/contacts
www.facebook.com/TrainingCenterLuxoft
Расписание,
курсы,
тренеры
Условия
обучения,
логистика,
контакты
Luxtown
Информационные ресурсы Luxoft Training

Тонкости асинхронного программирования

More Related Content

Similar to Тонкости асинхронного программирования

More from Sergey Teplyakov

Тонкости асинхронного программирования

Editor's Notes