如何在Visual Studio 2019中逐行调试C# async、Task或多线程代码

Lock 方案可行性结论 #

Lock(obj)不可行。Lock仅能实现多线程互斥访问临界区，无法阻止async/await状态机的线程调度：async方法在await后会拆分为多段状态机执行逻辑，后续逻辑依然可能被线程池调度到其他线程运行，即便加锁也只会出现不同线程排队拿锁执行的情况，调试时依然会出现线程跳转，甚至会引发异步上下文死锁问题，不建议使用。

低改动调试方案 #

方案1：自定义单线程同步上下文（少量代码改动，调试期全局单线程） #

仅需新增一个同步上下文实现，并在程序入口注册即可，所有代码可通过编译指令包裹，完全不影响Release版本逻辑：

1. 新增自定义同步上下文类

#if DEBUG
public class SingleThreadSynchronizationContext : SynchronizationContext
{
    private readonly Queue<(SendOrPostCallback Callback, object State)> _taskQueue = new();
    private readonly Thread _mainThread = Thread.CurrentThread;

    public override void Send(SendOrPostCallback d, object state)
    {
        if (Thread.CurrentThread == _mainThread)
        {
            d(state);
            return;
        }
        lock (_taskQueue)
        {
            _taskQueue.Enqueue((d, state));
        }
    }

    public override void Post(SendOrPostCallback d, object state)
    {
        lock (_taskQueue)
        {
            _taskQueue.Enqueue((d, state));
        }
    }

    public void RunPendingTasks()
    {
        while (true)
        {
            (SendOrPostCallback Callback, object State) currentTask;
            lock (_taskQueue)
            {
                if (_taskQueue.Count == 0)
                    break;
                currentTask = _taskQueue.Dequeue();
            }
            currentTask.Callback(currentTask.State);
        }
    }
}
#endif

2. 在程序入口（控制台Main、WPF/WinForm启动入口）注册上下文

#if DEBUG
var singleThreadCtx = new SingleThreadSynchronizationContext();
SynchronizationContext.SetSynchronizationContext(singleThreadCtx);

// 控制台应用需要额外加主循环处理队列
while (true)
{
    singleThreadCtx.RunPendingTasks();
    Thread.Sleep(10);
}
#endif

该方案实现后，所有await的后续回调都会被调度到初始主线程执行，全程无线程切换，可正常逐行调试async/Task代码。

方案2：调试器冻结无关线程（零代码改动） #

不需要修改任何业务代码，直接通过调试器操作即可锁定单线程调试：

• 触发断点后，依次打开顶部菜单「调试」->「窗口」->「线程」
• 右键当前处于中断状态的线程，选择「标记」
• 选中所有其他未标记的线程，右键选择「冻结」
  后续调试过程中仅当前标记的线程会运行，不会出现其他线程代码跳转的情况，调试完成后在线程窗口全选所有线程点「解冻」即可恢复正常运行。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Pramod Lawate