如果使用 Task.Delay，Task.WhenAll 的行为会有所不同

Question

我偶然发现了一些我无法真正理解的东西。

示例代码

考虑这个示例代码。

public static void Main()
{
    Example(false)
        .ConfigureAwait(false)
        .GetAwaiter()
        .GetResult();
      
    Console.ReadLine();

}
    
public static async Task Example(bool pause)
{
    List<int> items = Enumerable.Range(0, 10).ToList();

    DateTime start = DateTime.Now;

    foreach(var item in items) {
        await ProcessItem(item, pause);
    }

    DateTime end = DateTime.Now;

    Console.WriteLine("using normal foreach: " + (end - start));
    
    var tasks = items.Select(x => ProcessItem(x, pause));

    start = DateTime.Now;

    await Task.WhenAll(tasks);
    
    end = DateTime.Now;

    Console.WriteLine("using Task.WhenAll " + (end - start));
}

public static async Task ProcessItem(int item, bool pause)
{
    Console.WriteLine($"[{item}]: invoked at " + DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss.fff tt"));

    if (pause) {
        await Task.Delay(1);
    }

    int x = 5;

    for (int i = 0; i < 1 * 1000000; i++) {
        x = await Calculate(i);
    }
   
}

public static async Task<int> Calculate(int item)
{
    return await Task.FromResult(item + 5);
}

在Example 方法中，我只需调用ProcessItem 方法，首先使用普通的foreach，然后使用Task.WhenAll。

ProcessItem 接受一些数字和一个标志，指示是否应该调用await.TaskDelay(1)，稍后会详细介绍。除此之外，它所做的一切都是模拟一些运行时间更长的代码 + 对第三个可等待方法 (Calculate) 的调用。

结果

运行代码时的结果是

[0]: invoked at 01:19:17.417
[1]: invoked at 01:19:17.898
[2]: invoked at 01:19:18.330
[3]: invoked at 01:19:18.782
[4]: invoked at 01:19:19.118
[5]: invoked at 01:19:19.472
[6]: invoked at 01:19:19.716
[7]: invoked at 01:19:19.961
[8]: invoked at 01:19:20.179
[9]: invoked at 01:19:20.402
using normal foreach: 00:00:03.2314927

[0]: invoked at 01:19:20.639
[1]: invoked at 01:19:20.887
[2]: invoked at 01:19:21.178
[3]: invoked at 01:19:21.440
[4]: invoked at 01:19:21.670
[5]: invoked at 01:19:21.954
[6]: invoked at 01:19:22.390
[7]: invoked at 01:19:22.880
[8]: invoked at 01:19:23.218
[9]: invoked at 01:19:23.449
using Task.WhenAll 00:00:03.0749655

正常循环和Task.WhenAll 的执行时间大致相同，看起来两个版本都是按顺序工作的，因为在这两种情况下，输出之间总是存在一些延迟。

现在让我们把事情变得奇怪。 如果我将true 而不是false 传递给Example，则该方法现在会调用await.TaskDelay(1)，从而导致执行结果不同。

[0]: invoked at 01:22:17.047
[1]: invoked at 01:22:17.521
[2]: invoked at 01:22:17.886
[3]: invoked at 01:22:18.337
[4]: invoked at 01:22:18.735
[5]: invoked at 01:22:19.024
[6]: invoked at 01:22:19.262
[7]: invoked at 01:22:19.500
[8]: invoked at 01:22:19.731
[9]: invoked at 01:22:19.992
using normal foreach: 00:00:03.2050316
[0]: invoked at 01:22:20.240
[1]: invoked at 01:22:20.241
[2]: invoked at 01:22:20.241
[3]: invoked at 01:22:20.241
[4]: invoked at 01:22:20.242
[5]: invoked at 01:22:20.242
[6]: invoked at 01:22:20.242
[7]: invoked at 01:22:20.243
[8]: invoked at 01:22:20.243
[9]: invoked at 01:22:20.244
using Task.WhenAll 00:00:01.4674985

如您所见，正常循环照常工作，但显然 Task.WhenAll 现在决定同时为所有项目调用 ProcessItem 方法 - 而在此之前，正在处理一个接一个的项目。

问题

为什么执行await Task.Delay(1) 会产生如此巨大的差异？

为什么第一个版本（没有调用 await Task.Delay(1)）不同时为所有项目调用 ProcessItem？

似乎我在这里遗漏了一些东西。我已经使用 .NET 4.5 和 .NET 4.7.2 测试了代码 - 结果相同。

Answer 1

当您拥有await MyAsyncMethod() 时，MyAsyncMethod 会返回一个Task，它可能处于也可能不处于 IsCompleted 状态。其余包含方法的执行取决于该状态。

• 当任务“完成”时，继续执行同步。
• 当任务尚未完成时，包含异步方法返回一个未完成任务。每当此任务完成时，将执行包含方法的其余部分。

在您的Calculate 方法中，您将返回Task.FromResult，这是一个已完成的任务。但是，Task.Delay 直到超时才完成，因此您会立即得到一个不完整的任务。

因此，使用pause==false，您的方法会同步运行，并且在 foreach 完成时所有方法都已完成，Task.WhenAll 无需等待。

对于pause==true，ProcessItem 方法返回一个不完整的任务只要延迟被击中。因此，此方法的多次调用会快速启动（您会看到 Console.WriteLine 输出及时接近），只有在延迟到期后，才会执行其余的调用 - 在 Task.WhenAll 中。