为什么 File.ReadAllLinesAsync() 会阻塞 UI 线程？

Question

这是我的代码。用于读取文件行的​​ WPF 按钮的事件处理程序：

private async void Button_OnClick(object sender, RoutedEventArgs e)
{
    Button.Content = "Loading...";
    var lines = await File.ReadAllLinesAsync(@"D:\temp.txt"); //Why blocking UI Thread???
    Button.Content = "Show"; //Reset Button text
}

我在 .NET Core 3.1 WPF App 中使用了异步版本的 File.ReadAllLines() 方法。

但它阻塞了 UI 线程！为什么？

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更新：和@Theodor Zoulias一样，我做了一个测试：

private async void Button_OnClick(object sender, RoutedEventArgs e)
    {
        Button.Content = "Loading...";
        TextBox.Text = "";

        var stopwatch = Stopwatch.StartNew();
        var task = File.ReadAllLinesAsync(@"D:\temp.txt"); //Problem
        var duration1 = stopwatch.ElapsedMilliseconds;
        var isCompleted = task.IsCompleted;
        stopwatch.Restart();
        var lines = await task;
        var duration2 = stopwatch.ElapsedMilliseconds;

        Debug.WriteLine($"Create: {duration1:#,0} msec, Task.IsCompleted: {isCompleted}");
        Debug.WriteLine($"Await:  {duration2:#,0} msec, Lines: {lines.Length:#,0}");


        Button.Content = "Show";
    }

结果是：

Create: 652 msec msec, Task.IsCompleted: False | Await:   15 msec, Lines: 480,001

.NET Core 3.1、C# 8、WPF、调试版本 | 7.32 Mb 文件 (.txt) |硬盘 5400 SATA

Answer 1

遗憾的是，目前 (.NET 5) 用于访问文件系统的内置异步 API 并未根据 Microsoft 的 own recommendations 关于异步方法预期行为的一致实现。

基于 TAP 的异步方法可以在返回结果任务之前同步执行少量工作，例如验证参数和启动异步操作。应将同步工作保持在最低限度，以便异步方法可以快速返回。

StreamReader.ReadToEndAsync 之类的方法不会以这种方式运行，而是在返回不完整的Task 之前将当前线程阻塞相当长的时间。例如，在我的older experiment 从我的 SSD 读取 6MB 文件时，此方法将调用线程阻塞 120 毫秒，返回一个 Task，然后仅在 20 毫秒后完成。我的建议是避免使用来自 GUI 应用程序的异步文件系统 API，而是使用包装在 Task.Run 中的同步 API。

var lines = await Task.Run(() => File.ReadAllLines(@"D:\temp.txt"));

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更新：以下是File.ReadAllLinesAsync的一些实验结果：

var stopwatch = Stopwatch.StartNew();
var task = File.ReadAllLinesAsync(@"C:\6MBfile.txt");
var duration1 = stopwatch.ElapsedMilliseconds;
bool isCompleted = task.IsCompleted;
stopwatch.Restart();
var lines = await task;
var duration2 = stopwatch.ElapsedMilliseconds;
Console.WriteLine($"Create: {duration1:#,0} msec, Task.IsCompleted: {isCompleted}");
Console.WriteLine($"Await:  {duration2:#,0} msec, Lines: {lines.Length:#,0}");

输出：

Create: 450 msec, Task.IsCompleted: False
Await:  5 msec, Lines: 204,000

方法File.ReadAllLinesAsync阻塞当前线程450毫秒，5毫秒后返回任务完成。这些测量值在多次运行后是一致的。

.NET Core 3.1.3、C# 8、控制台应用程序、发布版本（未附加调试器）、Windows 10、SSD Toshiba OCZ Arc 100 240GB

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.NET 6 更新。使用 .NET 6 在相同硬件上进行相同测试：

Create: 19 msec, Task.IsCompleted: False
Await:  366 msec, Lines: 204,000

异步文件系统 API 的实现在 .NET 6 上得到了改进，但它们仍然远远落后于同步 API（它们大约 慢 2 倍，而且不是完全异步的）。所以我的建议是 使用包装在Task.Run 中的同步 API 仍然有效。

Answer 2

感谢 Theodor Zoulias 的回答，它是正确且有效的。

在等待异步方法时，当前线程会等待异步方法的结果。在这种情况下，当前线程是主线程，所以它等待读取过程的结果，从而冻结 UI。 （UI由主线程处理）

为了与其他用户分享更多信息，我创建了一个 Visual Studio 解决方案来实际提供这些想法。

问题：异步读取一个大文件并处理它而不冻结 UI。

案例1：如果很少发生，我的建议是创建一个线程并读取文件的内容，处理文件然后杀死线程。使用按钮的点击事件中的以下代码行。

OpenFileDialog fileDialog = new OpenFileDialog()
{
    Multiselect = false,
    Filter = "All files (*.*)|*.*"
};
var b = fileDialog.ShowDialog();
if (string.IsNullOrEmpty(fileDialog.FileName))
    return;

Task.Run(async () =>
{
    var fileContent = await File.ReadAllLinesAsync(fileDialog.FileName, Encoding.UTF8);

    // Process the file content
    label1.Invoke((MethodInvoker)delegate
    {
        label1.Text = fileContent.Length.ToString();
    });
});

案例2：如果连续发生，我的建议是创建一个频道并在后台线程中订阅它。每当发布新文件名时，消费者都会异步读取并处理它。

架构：

在您的构造函数中调用下面的方法 (InitializeChannelReader) 以订阅频道。

private async Task InitializeChannelReader(CancellationToken cancellationToken)
{
    do
    {
        var newFileName = await _newFilesChannel.Reader.ReadAsync(cancellationToken);
        var fileContent = await File.ReadAllLinesAsync(newFileName, Encoding.UTF8);

        // Process the file content
        label1.Invoke((MethodInvoker)delegate
        {
            label1.Text = fileContent.Length.ToString();
        });
    } while (!cancellationToken.IsCancellationRequested);
}

调用方法方法，以便将文件名发布到将由消费者消费的频道。使用按钮的点击事件中的以下代码行。

OpenFileDialog fileDialog = new OpenFileDialog()
{
    Multiselect = false,
    Filter = "All files (*.*)|*.*"
};
var b = fileDialog.ShowDialog();
if (string.IsNullOrEmpty(fileDialog.FileName))
    return;

await _newFilesChannel.Writer.WriteAsync(fileDialog.FileName);