在异步任务完成时对其进行处理 (C#)

项目
05/23/2023

通过使用 Task.WhenAny，可同时启动多个任务，并在它们完成时逐个对它们进行处理，而不是按照它们的启动顺序进行处理。

下面的示例使用查询来创建一组任务。每个任务都下载指定网站的内容。在对 while 循环的每次迭代中，对 WhenAny 的等待调用返回任务集合中首先完成下载的任务。此任务从集合中删除并进行处理。循环重复进行，直到集合中不包含任何任务。

先决条件

可以通过以下选项之一来学习本教程：

已安装“.NET 桌面开发”工作负载的 Visual Studio 2022。选择此工作负载时，将自动安装 .NET SDK。
具有所选的代码编辑器（例如 Visual Studio Code）的 .NET SDK。

创建示例应用程序

创建新的 .NET Core 控制台应用程序。可使用 dotnet new console 命令或 Visual Studio 进行创建。

在代码编辑器中打开 Program.cs 文件，并将现有代码替换为以下代码：

using System.Diagnostics;

namespace ProcessTasksAsTheyFinish;

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Console.WriteLine("Hello World!");
    }
}

添加字段

在 Program 类定义中，添加以下两个字段：

static readonly HttpClient s_client = new HttpClient
{
    MaxResponseContentBufferSize = 1_000_000
};

static readonly IEnumerable<string> s_urlList = new string[]
{
    "https://learn.microsoft.com",
    "https://learn.microsoft.com/aspnet/core",
    "https://learn.microsoft.com/azure",
    "https://learn.microsoft.com/azure/devops",
    "https://learn.microsoft.com/dotnet",
    "https://learn.microsoft.com/dynamics365",
    "https://learn.microsoft.com/education",
    "https://learn.microsoft.com/enterprise-mobility-security",
    "https://learn.microsoft.com/gaming",
    "https://learn.microsoft.com/graph",
    "https://learn.microsoft.com/microsoft-365",
    "https://learn.microsoft.com/office",
    "https://learn.microsoft.com/powershell",
    "https://learn.microsoft.com/sql",
    "https://learn.microsoft.com/surface",
    "https://learn.microsoft.com/system-center",
    "https://learn.microsoft.com/visualstudio",
    "https://learn.microsoft.com/windows",
    "https://learn.microsoft.com/maui"
};

HttpClient 公开发送 HTTP 请求和接收 HTTP 响应的能力。 s_urlList 包括应用程序计划处理的所有 URL。

更新应用程序入口点

控制台应用程序的主入口点是 Main 方法。将现有方法替换为以下内容：

static Task Main() => SumPageSizesAsync();

目前将已更新的 Main 方法视为异步 main 方法，这允许将异步入口点引入可执行文件中。它表示为对 SumPageSizesAsync 的调用。

创建异步总和页面大小方法

在 Main 方法下，添加 SumPageSizesAsync 方法：

static async Task SumPageSizesAsync()
{
    var stopwatch = Stopwatch.StartNew();

    IEnumerable<Task<int>> downloadTasksQuery =
        from url in s_urlList
        select ProcessUrlAsync(url, s_client);

    List<Task<int>> downloadTasks = downloadTasksQuery.ToList();

    int total = 0;
    while (downloadTasks.Any())
    {
        Task<int> finishedTask = await Task.WhenAny(downloadTasks);
        downloadTasks.Remove(finishedTask);
        total += await finishedTask;
    }

    stopwatch.Stop();

    Console.WriteLine($"\nTotal bytes returned:  {total:#,#}");
    Console.WriteLine($"Elapsed time:          {stopwatch.Elapsed}\n");
}

while 循环将删除每次迭代中的一项任务。完成各项任务后，循环结束。该方法从实例化和启动 Stopwatch 开始。然后它会包含一个查询，执行此查询时，将创建任务集合。每次对以下代码中的 ProcessUrlAsync 进行调用都会返回 Task<TResult>，其中 TResult 是一个整数：

IEnumerable<Task<int>> downloadTasksQuery =
    from url in s_urlList
    select ProcessUrlAsync(url, s_client);

由于 LINQ 的延迟执行，因此可调用 Enumerable.ToList 来启动每个任务。

List<Task<int>> downloadTasks = downloadTasksQuery.ToList();

while 循环针对集合中的每个任务执行以下步骤：

等待调用 WhenAny，以标识集合中首个已完成下载的任务。
```
Task<int> finishedTask = await Task.WhenAny(downloadTasks);
```
从集合中移除任务。
```
downloadTasks.Remove(finishedTask);
```
等待 finishedTask，由对 ProcessUrlAsync 的调用返回。 finishedTask 变量是 Task<TResult>，其中 TResult 是整数。任务已完成，但需等待它检索已下载网站的长度，如以下示例所示。如果任务出错，await 将引发存储在 AggregateException 中的第一个子异常，这一点与读取 Task<TResult>.Result 属性将引发 AggregateException 不同。
```
total += await finishedTask;
```

添加进程方法

在 SumPageSizesAsync 方法下添加以下 ProcessUrlAsync 方法：

static async Task<int> ProcessUrlAsync(string url, HttpClient client)
{
    byte[] content = await client.GetByteArrayAsync(url);
    Console.WriteLine($"{url,-60} {content.Length,10:#,#}");

    return content.Length;
}

对于任何给定的 URL，该方法都将使用提供的 client 实例以 byte[] 形式来获取响应。将 URL 和长度写入控制台后会返回该长度。

多次运行此程序以验证并不总是以相同顺序显示已下载的长度。

注意

如示例所示，可以在循环中使用 WhenAny 来解决涉及少量任务的问题。但是，如果要处理大量任务，可以采用其他更高效的方法。有关详细信息和示例，请参阅 Processing tasks as they complete（在任务完成时处理它们）。

完整示例

下列代码是示例的 Program.cs 文件的完整文本。

using System.Diagnostics;

HttpClient s_client = new()
{
    MaxResponseContentBufferSize = 1_000_000
};

IEnumerable<string> s_urlList = new string[]
{
    "https://learn.microsoft.com",
    "https://learn.microsoft.com/aspnet/core",
    "https://learn.microsoft.com/azure",
    "https://learn.microsoft.com/azure/devops",
    "https://learn.microsoft.com/dotnet",
    "https://learn.microsoft.com/dynamics365",
    "https://learn.microsoft.com/education",
    "https://learn.microsoft.com/enterprise-mobility-security",
    "https://learn.microsoft.com/gaming",
    "https://learn.microsoft.com/graph",
    "https://learn.microsoft.com/microsoft-365",
    "https://learn.microsoft.com/office",
    "https://learn.microsoft.com/powershell",
    "https://learn.microsoft.com/sql",
    "https://learn.microsoft.com/surface",
    "https://learn.microsoft.com/system-center",
    "https://learn.microsoft.com/visualstudio",
    "https://learn.microsoft.com/windows",
    "https://learn.microsoft.com/maui"
};

await SumPageSizesAsync();

async Task SumPageSizesAsync()
{
    var stopwatch = Stopwatch.StartNew();

    IEnumerable<Task<int>> downloadTasksQuery =
        from url in s_urlList
        select ProcessUrlAsync(url, s_client);

    List<Task<int>> downloadTasks = downloadTasksQuery.ToList();

    int total = 0;
    while (downloadTasks.Any())
    {
        Task<int> finishedTask = await Task.WhenAny(downloadTasks);
        downloadTasks.Remove(finishedTask);
        total += await finishedTask;
    }

    stopwatch.Stop();

    Console.WriteLine($"\nTotal bytes returned:    {total:#,#}");
    Console.WriteLine($"Elapsed time:              {stopwatch.Elapsed}\n");
}

static async Task<int> ProcessUrlAsync(string url, HttpClient client)
{
    byte[] content = await client.GetByteArrayAsync(url);
    Console.WriteLine($"{url,-60} {content.Length,10:#,#}");

    return content.Length;
}

// Example output:
// https://learn.microsoft.com                                      132,517
// https://learn.microsoft.com/powershell                            57,375
// https://learn.microsoft.com/gaming                                33,549
// https://learn.microsoft.com/aspnet/core                           88,714
// https://learn.microsoft.com/surface                               39,840
// https://learn.microsoft.com/enterprise-mobility-security          30,903
// https://learn.microsoft.com/microsoft-365                         67,867
// https://learn.microsoft.com/windows                               26,816
// https://learn.microsoft.com/maui                               57,958
// https://learn.microsoft.com/dotnet                                78,706
// https://learn.microsoft.com/graph                                 48,277
// https://learn.microsoft.com/dynamics365                           49,042
// https://learn.microsoft.com/office                                67,867
// https://learn.microsoft.com/system-center                         42,887
// https://learn.microsoft.com/education                             38,636
// https://learn.microsoft.com/azure                                421,663
// https://learn.microsoft.com/visualstudio                          30,925
// https://learn.microsoft.com/sql                                   54,608
// https://learn.microsoft.com/azure/devops                          86,034

// Total bytes returned:    1,454,184
// Elapsed time:            00:00:01.1290403

通过