.NET中的多线程超时处理实践(.NET多线程超时处理实用技巧)

原创

ithorizon 6个月前 (10-20) 阅读数 18 #后端开发

.NET中的多线程超时处理实践

一、引言

在.NET应用程序中，多线程是一种常见的并行处理手段，它能够减成本时间应用程序的响应性和快速。然而，在多线程编程中，超时处理是一个非常重要的话题。如果不正确处理超时，也许会造成资源泄漏、程序挂起或其他不可预见的问题。本文将介绍.NET中多线程超时处理的实用技巧，帮助开发者更好地管理并发的任务。

二、超时处理的基本概念

超时处理是指在一定时间内等待一个操作完成，如果操作在指定时间内未完成，则采取相应的措施。在.NET中，超时处理通常涉及到以下几个关键概念：

超时时间：指定操作需要完成的最大时间约束。

超时策略：当超时出现时，采取的具体行动，例如取消任务、重试或抛出异常。

同步与异步：超时处理可以应用于同步操作（如Thread.Sleep）和异步操作（如Task.Delay）。

三、同步操作的超时处理

对于同步操作，可以使用Thread.Sleep方法，但这种方法会阻塞当前线程。为了不阻塞线程，可以使用ManualResetEvent或CountdownEvent结合DateTime.Now来实现超时。


using System;
using System.Threading;
class SynchronousTimeoutExample
{
    static void Main()
    {
        ManualResetEvent manualResetEvent = new ManualResetEvent(false);
        Thread workerThread = new Thread(() =>
        {
            // 模拟长时间运行的任务
            Thread.Sleep(5000);
            manualResetEvent.Set();
        });
        workerThread.Start();
        DateTime startTime = DateTime.Now;
        bool result = manualResetEvent.WaitOne(3000); // 等待3秒
        if (result)
        {
            Console.WriteLine("任务在3秒内完成。");
        }
        else
        {
            Console.WriteLine("任务超时。");
        }
        workerThread.Join();
    }
}

四、异步操作的超时超时处理

异步操作通常使用Task来实现。对于异步操作的超时处理，可以使用Task.WhenAny或Task.Delay结合CancellationTokenSource。


using System;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
class AsynchronousTimeoutExample
{
    static async Task Main()
    {
        CancellationTokenSource cts = new CancellationTokenSource();
        Task longRunningTask = LongRunningTask(cts.Token);
        // 设置超时时间为3秒
        Task timeoutTask = Task.Delay(3000);
        var completedTask = await Task.WhenAny(longRunningTask, timeoutTask);
        if (completedTask == timeoutTask)
        {
            Console.WriteLine("任务超时。");
            cts.Cancel();
            await longRunningTask; // 确保任务能够被取消
        }
        else
        {
            Console.WriteLine("任务在超时前完成。");
        }
    }
    static async Task LongRunningTask(CancellationToken cancellationToken)
    {
        for (int i = 0; i < 10; i++)
        {
            if (cancellationToken.IsCancellationRequested)
            {
                Console.WriteLine("任务被取消。");
                return;
            }
            Console.WriteLine("任务正在运行...");
            await Task.Delay(1000);
        }
    }
}

五、超时后的异常处理

在超时出现时，通常需要记录日志或采取其他措施。可以通过捕获TaskCanceledException和AggregateException来处理这些情况。


using System;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
class TimeoutExceptionHandlingExample
{
    static async Task Main()
    {
        CancellationTokenSource cts = new CancellationTokenSource();
        Task longRunningTask = LongRunningTask(cts.Token);
        try
        {
            await Task.WhenAny(longRunningTask, Task.Delay(3000));
        }
        catch (AggregateException ae)
        {
            foreach (var ex in ae.InnerExceptions)
            {
                if (ex is TaskCanceledException)
                {
                    Console.WriteLine("任务被取消。");
                }
                else
                {
                    Console.WriteLine("出现异常: " + ex.Message);
                }
            }
        }
        finally
        {
            cts.Cancel();
            await longRunningTask; // 确保任务能够被取消
        }
    }
    static async Task LongRunningTask(CancellationToken cancellationToken)
    {
        for (int i = 0; i < 10; i++)
        {
            if (cancellationToken.IsCancellationRequested)
            {
                throw new TaskCanceledException();
            }
            Console.WriteLine("任务正在运行...");
            await Task.Delay(1000);
        }
    }
}

六、使用异步方法超时

.NET 4.5引入了一个新的方法Task.WaitAny，它允许你设置超时参数。这个方法在等待多个任务完成时非常有用，并且可以指定超时时间。


using System;
using System.Threading.Tasks;
class AsyncMethodTimeoutExample
{
    static async Task Main()
    {
        Task longRunningTask = LongRunningTask();
        // 等待任务完成或超时
        int index = await Task.WaitAny(new[] { longRunningTask }, 3000);
        if (index == 0)
        {
            Console.WriteLine("任务在超时前完成。");
        }
        else
        {
            Console.WriteLine("任务超时。");
        }
    }
    static async Task LongRunningTask()
    {
        for (int i = 0; i < 10; i++)
        {
            Console.WriteLine("任务正在运行...");
            await Task.Delay(1000);
        }
    }
}