今天用一個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，但今天的內容需要有一定的編程能力。

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今天這個話題，來自于最近對gRPC的一些技術研究。

話題本身跟gRPC沒有太大關系。應用中，我用到了全雙工數據管道這樣一個相對復雜的概念。

我們知道，全雙工連接是兩個節點之間的連接，但不是簡單的“請求-響應”連接。任何一個節點都可以在任何時間發送消息。概念上，還是有客戶端和服務端的區分，但這僅僅是概念上，只是為了區分誰在監聽連接嘗試，誰在建立連接。實際上，做一個雙工的API比做一個“請求-響應”式的API要復雜得多。

由此，延伸出了另一個想法：做個類庫，在庫內部構建雙工管道，供給消費者時，只暴露簡單的內容和熟悉的方式。

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一、開始

假設我們有這樣一個API：

• 客戶端建立連接

• 有一個SendAsync消息從客戶端發送到服務器

• 有一個TryReceiveAsync消息，試圖等待來自服務器的消息（服務器有消息發送為True，返之為False）

• 服務器控制數據流終止，如果服務器發送完最后一條消息，則客戶端不再發送任何消息。

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接口代碼可以寫成這樣：

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

忽略連接的部分，代碼看起來并不復雜。

下面，我們創建兩個循環，并通過枚舉器公開數據：

ITransport<TRequest,?TResponse>?transport; public?async?IAsyncEnumerable<TResponse>?ReceiveAsync([EnumeratorCancellation]?CancellationToken?cancellationToken) {while?(true){var?(success,?message)?=await?transport.TryReceiveAsync(cancellationToken);if?(!success)?break;yield?return?message;} }public?async?ValueTask?SendAsync(IAsyncEnumerable<TRequest>?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】。

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二、解決終止標志

好像做好了，我們用循環接收和發送，并傳遞了外部的終止標志給這兩個方法。

真的做好了嗎？

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

實際上，會有比我們想像中更多的終止路徑：

• 我們可能已經為這兩個方法提供了一個外部的終止令牌，并且這個令牌可能已經被觸發

• ReceiveAsync的消費者可能已經通過WithCancellation提供了一個終止令牌給GetAsyncEnumerator，并且這個令牌可能已經被觸發

• 我們的發送/接收代碼可能出錯了

• ReceiveAsync的消費者在數據獲取到中途，要終止獲取了 - 一個簡單的原因是處理收到的數據時出錯了

• SendAsync中的生產者可能發生了錯誤

這只是一些可能的例子，但實際的可能會更多。

本質上，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，進而允許發送和接收路徑之間傳達問題。換句話說，我們需要自己的CancellationTokenSource。

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顯然，這種需求，用庫來解決是比較完美的。我們可以把這些復雜的內容放在一個消費者可以訪問的單一API中：

public?IAsyncEnumerable<TResponse>?Duplex(IAsyncEnumerable<TRequest>?request,?CancellationToken?cancellationToken?=?default);

這個方法：

• 允許它傳入一個生產者

• 通話它傳入一個外部的終止令牌

• 有一個異步的響應返回

使用時，我們可以這樣做：

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

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上面這段代碼中，我們ProducerAsync還沒有實現太多內容，目前只是傳遞了一個占位符。稍后我們可以枚舉它，而枚舉行為實際上調用了代碼。

回到Duplex。這個方法，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CancellationToken，而是一個CancellationTokenSource。

public?IAsyncEnumerable<TResponse>?Duplex(IAsyncEnumerable<TRequest>?request,?CancellationToken?cancellationToken?=?default)?=>?DuplexImpl(transport,?request,?cancellationToken);private?async?static?IAsyncEnumerable<TResponse>?DuplexImpl(ITransport<TRequest,?TResponse>?transport,?IAsyncEnumerable<TRequest>?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。

現在，我們有一個CancellationTokenSource，需要時，我們可能通過它來終止循環的運行。

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：消費者沒有獲取所有數據，而我們想要觸發allDone，但是我們退出了DuplexImpl。這時候，迭代器的作用就很大了，它讓程序變得更簡單，因為用了using，最終里面的任何內容都會定位到Dispose/DisposeAsync。

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下一個是生產者，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作為一個獨立的代碼路徑開始運行，而如果生產者出現錯誤，則終止發送。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:?receiveawait?send;

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

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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();

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最后，把這部分代碼合在一起看看：

private?async?static?IAsyncEnumerable<TResponse>?DuplexImpl(ITransport<TRequest,?TResponse>?transport,?IAsyncEnumerable<TRequest>?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();} }

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三、總結

相關的處理就這么多。這里實現的關鍵點是：

• 外部令牌和枚舉器令牌都對allDone有貢獻

• 傳輸中發送和接收代碼使用allDone.Token

• 生產者枚舉使用allDone.Token

• 任何情況下退出枚舉器，allDone都會被終止

• 如果傳輸接收錯誤，則allDone被終止

• 如果消費者提前終止，則allDone被終止

• 當我們收到來自服務器的最后一條消息后，allDone被終止

• 如果生產者或傳輸發送錯誤，allDone被終止

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最后多說一點，關于ConfigureAwait(false)：

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

喜歡就來個三連，讓更多人因你而受益

總結

以上是生活随笔為你收集整理的开发进阶：Dotnet Core多路径异步终止的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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