链式CancellationTokenSource的反直觉行为及触发机制问询

根据微软文档定义，CancellationTokenSource.CreateLinkedTokenSource方法用于创建一个链式令牌源，当任意关联的源令牌触发取消时，该链式令牌源也会进入取消状态。但实际运行测试代码时，却出现了链式令牌延迟响应取消的现象：

测试代码 #

var timeout = new CancellationTokenSource(TimeSpan.FromSeconds(1));
var linked = CancellationTokenSource.CreateLinkedTokenSource(timeout.Token);
try
{
    await Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds(5), timeout.Token);
}
catch (OperationCanceledException cex)
{
    Console.WriteLine("Cancellation. Token: " + (cex.CancellationToken == timeout.Token ? "Timeout" : "Linked"));
}

linked.Token.ThrowIfCancellationRequested();
Console.WriteLine($"Timeout: {timeout.Token.IsCancellationRequested}");
Console.WriteLine($"Linked: {linked.Token.IsCancellationRequested}");

try
{
    await Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds(5), linked.Token);
}
catch (OperationCanceledException cex)
{
    Console.WriteLine("Cancellation. Token: "+(cex.CancellationToken==timeout.Token?"Timeout":"Linked"));
}

Console.WriteLine($"Timeout: {timeout.Token.IsCancellationRequested}");
Console.WriteLine($"Linked: {linked.Token.IsCancellationRequested}");

输出结果 #

Cancellation. Token: Timeout
Timeout: True
Linked: False
Cancellation. Token: Linked
Timeout: True
Linked: True

从输出可见：源令牌timeout.Token触发取消后，首次检查链式令牌linked.Token时，其IsCancellationRequested仍为false，调用ThrowIfCancellationRequested也未抛出异常；但将其传入Task.Delay后，链式令牌才正常响应取消。该现象在.NET Framework 4.8、.NET Core 3、.NET 6等多个版本中均存在，属于设计行为。

请问：

1. 该延迟触发的行为是否有官方文档说明？
2. 需要执行哪些操作才能让链式CancellationTokenSource立即感知到源令牌的取消？

1. 官方文档相关说明 #

这个延迟同步的行为是.NET运行时的设计决策，虽然CreateLinkedTokenSource的公开文档未直接提及，但在Runtime源代码注释和内部设计文档中可以找到相关逻辑：链式令牌源并不会主动轮询源令牌的状态，而是通过向源令牌注册取消回调的方式触发自身取消。但如果源令牌在链式令牌创建完成、但回调尚未完成注册时就已经触发取消，链式令牌不会立即检测到这一状态——只有当链式令牌的Token被首次实际使用（比如注册回调、传入支持取消的API、访问其等待句柄等）时，才会补做状态检查并触发自身取消。

2. 让链式令牌立即感知取消的方法 #

要让链式令牌源立即同步源令牌的取消状态，可以执行以下任意一种操作：

• 注册空回调触发同步：调用链式令牌的Register方法注册一个空的回调函数，强制触发状态检查：

  linked.Token.Register(() => {});
  

• 手动检测并触发取消：直接判断源令牌状态，若已取消则主动调用链式令牌源的Cancel方法：

  if (timeout.Token.IsCancellationRequested)
  {
      linked.Cancel();
  }
  

• 访问令牌的等待句柄：获取链式令牌的WaitHandle属性，该操作会触发状态同步：

  _ = linked.Token.WaitHandle;
  

执行上述操作后，链式令牌会立即同步源令牌的取消状态，此时调用linked.Token.IsCancellationRequested会返回true，ThrowIfCancellationRequested也会正常抛出异常。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Danny Dog