未等待异步方法的foreach与Parallel.ForEach的差异探究

三种实现代码 #

实现1：Async方法内的foreach（不等待异步任务） #

public class MainClass
{
    public async Task DoSomethingAsync()
    {
        foreach(OtherClass iterator in _otherClasses)
        {
            iterator.AnAsyncTask().ConfigureAwait(false);
        }
    }
}

实现2：Parallel.ForEach搭配Async迭代器（等待异步任务） #

public class MainClass
{
    public void DoSomething()
    {
        Parallel.ForEach(_list, async iterator =>
        {
            await iterator.AnAsyncTask().ConfigureAwait(false);
        });
    }
}

实现3：Parallel.ForEach搭配同步迭代器（不等待异步任务） #

public class MainClass
{
    public void DoSomething()
    {
        Parallel.ForEach(_list, iterator =>
        {
            iterator.AnAsyncTask().ConfigureAwait(false);
        });
    }
}

疑问解答 #

实现1和Parallel.ForEach的并行效果一致吗？ #

完全不一样。

• 实现1的foreach是单线程串行触发异步任务：循环会挨个调用AnAsyncTask()，但因为没加await，每个任务一启动就立刻进入下一次循环。虽然异步任务本身可能由线程池调度并行执行，但循环触发任务的过程是串行的，不是真正意义上的并行启动。
• 而Parallel.ForEach是多线程并行触发任务：它会从线程池拿多个线程，同时启动多个迭代，任务的启动是并行进行的，不是逐个来的。

普通foreach和Parallel.ForEach在该场景下的核心差异 #

• 执行线程模型

  • 普通foreach：在当前线程（比如UI线程的话，会占着UI线程直到循环跑完，不过这里ConfigureAwait(false)不影响后续上下文）挨个触发异步任务，触发过程是同步的，只是任务本身是异步执行。
  • Parallel.ForEach：会根据CPU核心数等情况，从线程池拉多个线程并行跑迭代，同时触发多个异步任务，触发过程是并行的。

• 异步任务等待的影响

  • 实现1里不await：所有异步任务一触发，DoSomethingAsync就直接返回了，不会等任何任务完成，甚至可能任务还没开始执行，方法就结束了。如果要等所有任务完成，得把每个Task收集起来，最后用await Task.WhenAll(tasks)。
  • 实现2用了async迭代器并await：Parallel.ForEach不认识异步委托，会把每个async委托当成async void处理——也就是说，Parallel.ForEach会在所有迭代的委托都启动后直接返回，不会等异步任务完成。而且async void的任务如果抛异常，根本没法捕获，会直接炸到线程池里。
  • 实现3不await：和实现2类似，Parallel.ForEach并行触发异步任务，但同样不会等任务完成，只是迭代器是同步的，触发完任务就立刻结束当前迭代。

• 资源占用

  • 普通foreach：资源消耗低，因为是单线程串行触发，不会额外占用线程池线程（除了异步任务本身可能用的），适合I/O密集型场景。
  • Parallel.ForEach：会占用多个线程池线程，更适合CPU密集型任务；对于I/O密集的异步任务，这种方式反而浪费线程——因为线程会在等待异步任务时闲置着。

• 任务完成追踪

  • 普通foreach可以通过收集Task对象，用Task.WhenAll追踪所有任务完成。
  • Parallel.ForEach搭配异步委托时，没法直接追踪任务完成，因为它不支持等待异步任务，强行用async委托会导致程序没法正确等待所有任务结束。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Álvaro García