.NET 4.7同步封装异步代码的TPL并行调度异常问题咨询

你的问题核心都是**.NET Framework线程池的工作线程调度机制**，以及同步阻塞异步代码引发的线程饥饿导致的，下面分别解释：

1. 为什么Work方法要等到所有任务启动后才执行？ #

你的代码里存在多层线程池线程的阻塞链，直接导致了线程池资源耗尽和任务排队：

• Task.Run(() => WorkSync(n)) 会占用一个线程池工作线程来执行WorkSync。
• 在WorkSync中，你用.GetAwaiter().GetResult()同步阻塞当前线程，等待WorkAsync完成——这会把这个线程池线程死死占住，直到WorkAsync结束。
• WorkAsync里又调用Task.Run(() => Work(i))，这需要再申请一个线程池工作线程来执行Work。

当你循环启动15个任务时，很快就会耗尽线程池的初始工作线程（.NET Framework默认初始工作线程数等于CPU核心数，比如4核就是4个，8核就是8个）。此时，所有已启动的WorkSync线程都在阻塞等待，而Work的任务因为拿不到线程，只能在线程池的任务队列里排队。

线程池不会立刻创建新线程，它有一个线程注入延迟策略：当队列中有等待任务，但当前工作线程数已达初始最小值时，线程池会每隔约500ms才会创建一个新工作线程。这个过程需要等所有WorkSync任务都排队启动完毕（你的循环里每次Sleep 1ms，前几个快速启动，后面的要等线程池创建新线程才能启动），所以最终看起来Work是在所有任务启动后才开始执行。

2. 前10个任务启动极快，后5个却启动极慢？ #

这同样是线程池的线程注入机制导致的：

• 前几个任务（比如0-7，对应8核CPU的初始线程数）可以直接拿到线程池的初始工作线程，所以启动速度极快。
• 当初始工作线程被耗尽后，新的Task.Run任务（第8个及以后）需要等待线程池创建新的工作线程。线程池的线程注入不是即时的，而是每隔一段时间（约500ms）才会创建一个，再加上前面的WorkSync线程一直阻塞占用着已有的线程，线程池只能慢慢注入新线程来处理后续的Task.Run请求。
• 你看到的后续任务间隔约1秒启动，是因为线程池创建新线程的延迟，加上每个新线程被创建后立刻被WorkSync的阻塞占用，导致下一个任务还要继续等下一个新线程的创建。

优化建议：避免同步阻塞异步代码 #

要解决这个问题，核心是不要用同步方式阻塞异步代码，改用全异步的写法，让线程池线程可以被复用，而不是被死死占住：

class Program
{
    static async Task Main(string[] args) // .NET 4.7支持异步Main
    {
        var tasks = new List<Task>();
        for (int i = 0; i < 15; i++)
        {
            var n = i;
            tasks.Add(WorkAsyncWrapper(n));
            await Task.Delay(TimeSpan.FromMilliseconds(1)); // 用Task.Delay代替Thread.Sleep，不阻塞线程
        }
        await Task.WhenAll(tasks);
    }

    private static async Task WorkAsyncWrapper(int i)
    {
        Debug.WriteLine($"{i:000}\t{DateTime.Now:HH:mm:ss.fff}\tStartA");
        await WorkAsync(i); // 异步等待，释放线程池线程
        Debug.WriteLine($"{i:000}\t{DateTime.Now:HH:mm:ss.fff}\tFinishA");
    }

    private static async Task WorkAsync(int i)
    {
        Debug.WriteLine($"{i:000}\t{DateTime.Now:HH:mm:ss.fff}\tStartB");
        await Task.Run(() => Work(i));
        Debug.WriteLine($"{i:000}\t{DateTime.Now:HH:mm:ss.fff}\tFinishB");
    }

    private static void Work(int i)
    {
        Debug.WriteLine($"{i:000}\t{DateTime.Now:HH:mm:ss.fff}\tDo Something");
    }
}

修改后，线程池线程不会被阻塞，Work任务可以及时执行，所有任务的启动也不会有明显延迟。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者vernou