Как ограничить количество одновременных операций асинхронного ввода-вывода?
// let's say there is a list of 1000+ URLs string[] urls = { "http://google.com", "http://yahoo.com", ... }; // now let's send HTTP requests to each of these URLs in parallel urls.AsParallel().ForAll(async (url) => { var client = new HttpClient(); var html = await client.GetStringAsync(url); });
Вот в чем проблема: он запускает 1000+ одновременных веб-запросов. Есть ли простой способ ограничить одновременную сумму этих асинхронных HTTP-запросов? Так что в любой момент времени загружается не более 20 веб-страниц. Как это сделать наиболее эффективным образом?
- Отмена ожидающей задачи синхронно в streamе пользовательского интерфейса
- Лучший способ конвертировать метод async на основе обратного вызова в ожидаемую задачу
- Когда использовать Task.Delay, когда использовать Thread.Sleep?
- Каков правильный способ отмены асинхронной операции, которая не принимает CancellationToken?
- Выполнение задачи в фоновом режиме в приложении WPF
- В чем разница между возвратом пустоты и возвратом задачи?
- ConfigureAwait подталкивает продолжение в stream пула
- Шаблон для самоотдачи и перезапуска задачи
Вы можете определенно сделать это в последних версиях async для .NET, используя .NET 4.5 Beta. Предыдущее сообщение от «usr» указывает на хорошую статью, написанную Стивеном Тубом, но менее анонсированные новости состоят в том, что asynchronous семафор фактически превратил его в бета-версию .NET 4.5
Если вы посмотрите на наш любимый class SemaphoreSlim
(который вы должны использовать, поскольку он более совершенен, чем оригинальный Semaphore
), теперь он может похвастаться WaitAsync(...)
серии WaitAsync(...)
со всеми ожидаемыми аргументами – интервалами таймаута, маркерами отмены , все ваши обычные друзья расписания 🙂
Стивен также написал более поздний пост в блоге о новых плюсах .NET 4.5, которые появились в бета-версии. Что нового в Parallelism в .NET 4.5 Beta .
Наконец, вот несколько примеров кода о том, как использовать SemaphoreSlim для дросселирования асинхронного метода:
public async Task MyOuterMethod() { // let's say there is a list of 1000+ URLs var urls = { "http://google.com", "http://yahoo.com", ... }; // now let's send HTTP requests to each of these URLs in parallel var allTasks = new List(); var throttler = new SemaphoreSlim(initialCount: 20); foreach (var url in urls) { // do an async wait until we can schedule again await throttler.WaitAsync(); // using Task.Run(...) to run the lambda in its own parallel // flow on the threadpool allTasks.Add( Task.Run(async () => { try { var client = new HttpClient(); var html = await client.GetStringAsync(url); } finally { throttler.Release(); } })); } // won't get here until all urls have been put into tasks await Task.WhenAll(allTasks); // won't get here until all tasks have completed in some way // (either success or exception) }
Последнее, но, вероятно, достойное упоминание – это решение, использующее планирование на основе TPL. Вы можете создавать задачи, связанные с делегатом, в TPL, которые еще не были запущены, и позволить настраивать планировщик задач для ограничения параллелизма. Фактически, для него есть образец MSDN:
См. Также TaskScheduler .
К сожалению, .NET Framework не хватает наиболее важных комбинаторов для организации параллельных задач async. Внутри нет такой вещи.
Посмотрите на class AsyncSemaphore, построенный самым уважаемым Стивеном Тубом. То, что вы хотите, называется семафором, и вам нужна асинхронная версия.
Если у вас есть IEnumerable (т. Е. Строки URL-адреса), и вы хотите выполнить операцию привязки ввода-вывода с каждым из них (т. Е. Сделать asynchronous HTTP-запрос) одновременно, а также вы также хотите установить максимальное количество одновременных Запросы ввода-вывода в режиме реального времени, вот как вы можете это сделать. Таким образом, вы не используете пул streamов и т. Д., Метод использует семафоры для управления максимальными параллельными запросами ввода-вывода, аналогичными шаблону скользящего windows, который завершается одним запросом, оставляя семафор и следующий.
использование: ожидание ForEachAsync (urlStrings, YourAsyncFunc, optionalMaxDegreeOfConcurrency);
public static Task ForEachAsync( IEnumerable inputEnumerable, Func asyncProcessor, int? maxDegreeOfParallelism = null) { int maxAsyncThreadCount = maxDegreeOfParallelism ?? DefaultMaxDegreeOfParallelism; SemaphoreSlim throttler = new SemaphoreSlim(maxAsyncThreadCount, maxAsyncThreadCount); IEnumerable tasks = inputEnumerable.Select(async input => { await throttler.WaitAsync().ConfigureAwait(false); try { await asyncProcessor(input).ConfigureAwait(false); } finally { throttler.Release(); } }); return Task.WhenAll(tasks); }
Пример Тео Йаунг хорош, но есть вариант без списка ожидающих задач.
class SomeChecker { private const int ThreadCount=20; private CountdownEvent _countdownEvent; private SemaphoreSlim _throttler; public Task Check(IList urls) { _countdownEvent = new CountdownEvent(urls.Count); _throttler = new SemaphoreSlim(ThreadCount); return Task.Run( // prevent UI thread lock async () =>{ foreach (var url in urls) { // do an async wait until we can schedule again await _throttler.WaitAsync(); ProccessUrl(url); // NOT await } //instead of await Task.WhenAll(allTasks); _countdownEvent.Wait(); }); } private async Task ProccessUrl(string url) { try { var page = await new WebClient() .DownloadStringTaskAsync(new Uri(url)); ProccessResult(page); } finally { _throttler.Release(); _countdownEvent.Signal(); } } private void ProccessResult(string page){/*....*/} }
Есть много подводных камней, и прямое использование семафора может быть сложным в случаях ошибок, поэтому я бы предложил использовать пакет AsyncEnumerator NuGet вместо повторного создания колеса:
// let's say there is a list of 1000+ URLs string[] urls = { "http://google.com", "http://yahoo.com", ... }; // now let's send HTTP requests to each of these URLs in parallel await urls.ParallelForEachAsync(async (url) => { var client = new HttpClient(); var html = await client.GetStringAsync(url); }, maxDegreeOfParallelism: 20);
SemaphoreSlim может быть очень полезен здесь. Вот способ расширения, который я создал.
/// /// Concurrently Executes async actions for each item of /// /// Type of IEnumerable /// instance of "/> /// an async to execute /// Optional, max numbers of the actions to run in parallel, /// Must be grater than 0 /// A Task representing an async operation /// If the maxActionsToRunInParallel is less than 1 public static async Task ForEachAsyncConcurrent( this IEnumerable enumerable, Func action, int? maxActionsToRunInParallel = null) { if (maxActionsToRunInParallel.HasValue) { using (var semaphoreSlim = new SemaphoreSlim( maxActionsToRunInParallel.Value, maxActionsToRunInParallel.Value)) { var tasksWithThrottler = new List(); foreach (var item in enumerable) { // Increment the number of currently running tasks and wait if they are more than limit. await semaphoreSlim.WaitAsync(); tasksWithThrottler.Add(Task.Run(async () => { await action(item); // action is completed, so decrement the number of currently running tasks semaphoreSlim.Release(); })); } // Wait for all of the provided tasks to complete. await Task.WhenAll(tasksWithThrottler.ToArray()); } } else { await Task.WhenAll(enumerable.Select(item => action(item))); } }
Пример использования:
await enumerable.ForEachAsyncConcurrent( async item => { await SomeAsyncMethod(item); }, 5);
Параллельные вычисления должны использоваться для ускорения операций, связанных с ЦП. Здесь мы говорим о связанных операциях ввода-вывода. Ваша реализация должна быть чисто асинхронной , если вы не подавляете занятый одноядерный процессор на многоядерном процессоре.
EDIT Мне нравится предложение, сделанное usr для использования «асинхронного семафора» здесь.
Хотя 1000 задач могут быть поставлены в очередь очень быстро, библиотека Parallel Tasks может обрабатывать одновременные задачи, равные количеству ядер процессора в машине. Это означает, что если у вас есть четырехъядерная машина, будет выполняться только 4 задания в данный момент времени (если вы не уменьшите MaxDegreeOfParallelism).
Используйте MaxDegreeOfParallelism
, который можно указать в Parallel.ForEach()
:
var options = new ParallelOptions { MaxDegreeOfParallelism = 20 }; Parallel.ForEach(urls, options, url => { var client = new HttpClient(); var html = client.GetStringAsync(url); // do stuff with html });
Старый вопрос, новый ответ. @vitidev имел блок кода, который был повторно использован почти нетронутым в проекте, который я рассмотрел. Обсудив несколько коллег, я спросил: «Почему бы вам просто не использовать встроенные методы TPL?» ActionBlock выглядит как победитель. https://msdn.microsoft.com/en-us/library/hh194773(v=vs.110).aspx . Вероятно, это не приведет к изменению какого-либо существующего кода, но, безусловно, решит принять этот nuget и повторно использовать наилучшую практику Mr. Softy для дросселированного параллелизма.
По сути, вы захотите создать действие или задачу для каждого URL-адреса, который вы хотите поразить, поместить в список и затем обработать этот список, ограничивая число, которое может обрабатываться параллельно.
В моем сообщении в блоге показано, как это сделать как с задачами, так и с действиями, и предоставляет примерный проект, который вы можете загрузить и запустить, чтобы увидеть как в действии.
С действиями
Если вы используете Actions, вы можете использовать встроенную функцию .Net Parallel.Invoke. Здесь мы ограничиваем его одновременным запуском не более 20 streamов.
var listOfActions = new List(); foreach (var url in urls) { var localUrl = url; // Note that we create the Task here, but do not start it. listOfTasks.Add(new Task(() => CallUrl(localUrl))); } var options = new ParallelOptions {MaxDegreeOfParallelism = 20}; Parallel.Invoke(options, listOfActions.ToArray());
С задачами
С помощью Заданий нет встроенной функции. Однако вы можете использовать тот, который я предоставляю в своем блоге.
/// /// Starts the given tasks and waits for them to complete. This will run, at most, the specified number of tasks in parallel. /// NOTE: If one of the given tasks has already been started, an exception will be thrown. /// /// The tasks to run. /// The maximum number of tasks to run in parallel. /// The cancellation token. public static async Task StartAndWaitAllThrottledAsync(IEnumerable tasksToRun, int maxTasksToRunInParallel, CancellationToken cancellationToken = new CancellationToken()) { await StartAndWaitAllThrottledAsync(tasksToRun, maxTasksToRunInParallel, -1, cancellationToken); } /// /// Starts the given tasks and waits for them to complete. This will run the specified number of tasks in parallel. /// NOTE: If a timeout is reached before the Task completes, another Task may be started, potentially running more than the specified maximum allowed. /// NOTE: If one of the given tasks has already been started, an exception will be thrown. /// /// The tasks to run. /// The maximum number of tasks to run in parallel. /// The maximum milliseconds we should allow the max tasks to run in parallel before allowing another task to start. Specify -1 to wait indefinitely. /// The cancellation token. public static async Task StartAndWaitAllThrottledAsync(IEnumerable tasksToRun, int maxTasksToRunInParallel, int timeoutInMilliseconds, CancellationToken cancellationToken = new CancellationToken()) { // Convert to a list of tasks so that we don't enumerate over it multiple times needlessly. var tasks = tasksToRun.ToList(); using (var throttler = new SemaphoreSlim(maxTasksToRunInParallel)) { var postTaskTasks = new List (); // Have each task notify the throttler when it completes so that it decrements the number of tasks currently running. tasks.ForEach(t => postTaskTasks.Add(t.ContinueWith(tsk => throttler.Release()))); // Start running each task. foreach (var task in tasks) { // Increment the number of tasks currently running and wait if too many are running. await throttler.WaitAsync(timeoutInMilliseconds, cancellationToken); cancellationToken.ThrowIfCancellationRequested(); task.Start(); } // Wait for all of the provided tasks to complete. // We wait on the list of "post" tasks instead of the original tasks, otherwise there is a potential race condition where the throttler's using block is exited before some Tasks have had their "post" action completed, which references the throttler, resulting in an exception due to accessing a disposed object. await Task.WhenAll(postTaskTasks.ToArray()); } }
А затем создав свой список задач и вызывая функцию, чтобы они запускались, скажем, максимум 20 одновременных за раз, вы могли бы сделать это:
var listOfTasks = new List(); foreach (var url in urls) { var localUrl = url; // Note that we create the Task here, but do not start it. listOfTasks.Add(new Task(async () => await CallUrl(localUrl))); } await Tasks.StartAndWaitAllThrottledAsync(listOfTasks, 20);