一句 Task.Result 就死鎖, 這代碼還怎麼寫？

一：背景

1. 講故事

前些天把 .NET 高級調試 方面的文章索引到 github 的過程當中，發現了一個有意思的評論，詳見 文章，截圖以下：

大概就是說在 Winform 的主線程下執行 Task.Result 會形成死鎖，我也看了圖中的參考連接, Stephen 是絕對的大佬，不過這篇文章對死鎖的成因主要仍是大段的文字灌輸，沒有真的讓你眼見爲實，那這篇我就從 windbg 的角度來給它剖析下。

二： windbg 分析

1. 真的會死鎖嗎？

看文章看截圖貌似真的會死鎖，固然我多年不玩 winform 了，也搞不清楚到底會不會，至少在 Console 中是不會的，得，先上一段測試代碼。

public partial class Form1 : Form
    {
        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
        }

        private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            var jsonTask = GetJsonAsync("http://cnblogs.com").Result;
            textBox1.Text = jsonTask;
        }

        public async static Task<string> GetJsonAsync(string uri)
        {
            using (var client = new HttpClient())
            {
                var jsonString = await client.GetStringAsync(uri);

                return jsonString;
            }
        }
    }

代碼很是簡單，把程序跑起來，點一下 click，果真界面卡住了，有點難以想象。

2. 尋找死鎖緣由

接下來趕忙祭出 windbg 附加到進程上一探究竟吧。

1) 查看主線程

界面無響應了，天然是主線程卡住了，因此急需看一下此時的主線程在幹嗎？ 用命令 ~0s + !clrstack 便可。

0:000> !clrstack 
OS Thread Id: 0x5a10 (0)
        Child SP               IP Call Site
0000004d10dfde00 00007ffb889a10e4 [GCFrame: 0000004d10dfde00] 
0000004d10dfdf28 00007ffb889a10e4 [HelperMethodFrame_1OBJ: 0000004d10dfdf28] System.Threading.Monitor.ObjWait(Boolean, Int32, System.Object)
0000004d10dfe040 00007ffb66920d64 System.Threading.ManualResetEventSlim.Wait(Int32, System.Threading.CancellationToken)
0000004d10dfe0d0 00007ffb6691b4bb System.Threading.Tasks.Task.SpinThenBlockingWait(Int32, System.Threading.CancellationToken)
0000004d10dfe140 00007ffb672601d1 System.Threading.Tasks.Task.InternalWait(Int32, System.Threading.CancellationToken)
0000004d10dfe210 00007ffb6725cfa7 System.Threading.Tasks.Task`1[[System.__Canon, mscorlib]].GetResultCore(Boolean)
0000004d10dfe250 00007ffb18172a1b WindowsFormsApp4.Form1.button1_Click(System.Object, System.EventArgs) [E:\net5\ConsoleApp1\WindowsFormsApp4\Form1.cs @ 26]
0000004d10dfe2b0 00007ffb3a024747 System.Windows.Forms.Control.OnClick(System.EventArgs)
0000004d10dfe2f0 00007ffb3a027b83 System.Windows.Forms.Button.OnClick(System.EventArgs)
0000004d10dfe340 00007ffb3a837231 System.Windows.Forms.Button.OnMouseUp(System.Windows.Forms.MouseEventArgs)
0000004d10dfe400 00007ffb3a7e097d System.Windows.Forms.Control.WmMouseUp(System.Windows.Forms.Message ByRef, System.Windows.Forms.MouseButtons, Int32)
0000004d10dfe480 00007ffb3a0311cc System.Windows.Forms.Control.WndProc(System.Windows.Forms.Message ByRef)
0000004d10dfe540 00007ffb3a0b0c97 System.Windows.Forms.ButtonBase.WndProc(System.Windows.Forms.Message ByRef)
0000004d10dfe5c0 00007ffb3a0b0be5 System.Windows.Forms.Button.WndProc(System.Windows.Forms.Message ByRef)
0000004d10dfe5f0 00007ffb3a030082 System.Windows.Forms.NativeWindow.Callback(IntPtr, Int32, IntPtr, IntPtr)
0000004d10dfe690 00007ffb3a765a02 DomainBoundILStubClass.IL_STUB_ReversePInvoke(Int64, Int32, Int64, Int64)
0000004d10dfe9d0 00007ffb776d221e [InlinedCallFrame: 0000004d10dfe9d0] System.Windows.Forms.UnsafeNativeMethods.DispatchMessageW(MSG ByRef)
0000004d10dfe9d0 00007ffb3a0b9489 [InlinedCallFrame: 0000004d10dfe9d0] System.Windows.Forms.UnsafeNativeMethods.DispatchMessageW(MSG ByRef)
0000004d10dfe9a0 00007ffb3a0b9489 DomainBoundILStubClass.IL_STUB_PInvoke(MSG ByRef)
0000004d10dfea60 00007ffb3a046661 System.Windows.Forms.Application+ComponentManager.System.Windows.Forms.UnsafeNativeMethods.IMsoComponentManager.FPushMessageLoop(IntPtr, Int32, Int32)
0000004d10dfeb50 00007ffb3a045fc7 System.Windows.Forms.Application+ThreadContext.RunMessageLoopInner(Int32, System.Windows.Forms.ApplicationContext)
0000004d10dfebf0 00007ffb3a045dc2 System.Windows.Forms.Application+ThreadContext.RunMessageLoop(Int32, System.Windows.Forms.ApplicationContext)
0000004d10dfec50 00007ffb181708e2 WindowsFormsApp4.Program.Main() [E:\net5\ConsoleApp1\WindowsFormsApp4\Program.cs @ 19]
0000004d10dfee78 00007ffb776d6923 [GCFrame: 0000004d10dfee78]

從堆棧輸出看，主線程最後是卡在 Task.Result 下的 Monitor.ObjWait 上，也就是說它尚未取到最後的 jsonString，這就很奇怪了，都好幾分鐘了，難道網絡出問題啦 ? 我這網但是100M火力全開。。。🤔🤔🤔

2) jsonString 哪去了？

判斷是否是網絡的問題，有一個好辦法，那就是直接暴力搜索託管堆，若是在託管堆上發現了 jsonString，那就說明是程序上的某些地方讓 Result 遲遲得不到結束，用命令 !dumpheap -type String -min 8500 + !do 000001f19002fcf0 查看便可，以下圖所示：

從圖中能夠清晰的看出 html 回來了，既然都回來了，爲啥還沒讓 Task.Result 結束呢？ 下一步就是看一看這個 html 被誰持有，使用 !gcroot 便可。

0:000> !gcroot 000001f19002fcf0
Thread 5a10:
    0000004d10dfe250 00007ffb18172a1b WindowsFormsApp4.Form1.button1_Click(System.Object, System.EventArgs) [E:\net5\ConsoleApp1\WindowsFormsApp4\Form1.cs @ 26]
        rbp+10: 0000004d10dfe2b0
            ->  000001f180007f78 WindowsFormsApp4.Form1
            ->  000001f180070d68 System.ComponentModel.EventHandlerList
            ->  000001f180071718 System.ComponentModel.EventHandlerList+ListEntry
            ->  000001f1800716d8 System.EventHandler
            ->  000001f1800716b0 System.Windows.Forms.ApplicationContext
            ->  000001f180071780 System.EventHandler
            ->  000001f18006ab38 System.Windows.Forms.Application+ThreadContext
            ->  000001f18006b140 System.Windows.Forms.Application+MarshalingControl
            ->  000001f18016c9c8 System.Collections.Queue
            ->  000001f18016ca00 System.Object[]
            ->  000001f18016c948 System.Windows.Forms.Control+ThreadMethodEntry
            ->  000001f18016c8b8 System.Object[]
            ->  000001f1800e6f80 System.Action
            ->  000001f1800e6f60 System.Runtime.CompilerServices.AsyncMethodBuilderCore+MoveNextRunner
            ->  000001f1800a77d0 WindowsFormsApp4.Form1+<GetJsonAsync>d__2
            ->  000001f1800b4e50 System.Threading.Tasks.Task`1[[System.String, mscorlib]]
            ->  000001f19002fcf0 System.String

Found 1 unique roots (run '!GCRoot -all' to see all roots).

從輸出結果看，這個 System.String 最後被 5a10 線程的 WindowsFormsApp4.Form1 持有，能夠用 !t 驗證一下 5a10 究竟是什麼線程。

0:000> !t                                                                                                        Lock  
       ID OSID ThreadOBJ           State GC Mode     GC Alloc Context                  Domain           Count Apt Exception
   0    1 5a10 000001f1f1b01200  2026020 Preemptive  000001F1800E70E8:000001F1800E7FD0 000001f1f1ad5b90 0     STA 
   2    2 712c 000001f1f1b2a270    2b220 Preemptive  0000000000000000:0000000000000000 000001f1f1ad5b90 0     MTA (Finalizer)

我去，5a10 居然是主線程，真的有點混亂，主線程被卡死，string 又被主線程持有，徹底是莫名其妙。

3) 尋找突破點

仍是回過頭下冷靜思考下這條 引用鏈，我發現這裏有一個 Queue： -> 000001f18016c9c8 System.Collections.Queue，有思路了，我能夠在入 Queue 的地方下個 斷點 來調試下源代碼，工具用 DnSpy, 說幹就幹。

從圖中能夠看到，當前入Queue時，用的是線程 10，也就是說此時 string 還沒被主線程持有，再仔細分析下這個調用棧，我想你應該就搞清楚了，反正我看完以後腦子中就有了這張圖。

從圖中能夠發現，延續的 Task 最後被 WindowsFormsSynchronizationContext.Post 調度到了 Control 下的 Queue 中，而這 Queue 中的數據須要 UI線程 去執行，因此就有了下面的對話：

主線程： task小弟，你何時執行完呀，我在等你信號呢？

task： 老哥，我已在你家啦，你何時過來接我呀？

總而言之：task須要主線程來執行它，主線程卻在傻傻的等待 task 的 complete 狀態，因此延續的task永遠得不到執行，這就出現了很尷尬的場面，不知道你明白了嗎? 🤔🤔🤔

三： 破解之法

知道了來龍去脈，這破解之法就簡單了，大致上分兩種。

1. 禁止將 延續task 丟到 Queue 中

要切斷這條路，言外之意就是讓線程池本身結束這個 task，這樣 UI線程 就能感知到這個task已完成，最終 UI線程 就能獲取最後的 html，作法就是在 await 後加上 ConfigureAwait(false) , 參考以下：

2. 禁止阻塞主線程

若是不阻塞主線程，那麼主線程就能夠自由的在 Control.Queue 中獲取須要執行的任務，改法也很簡單，只須要在 GetJsonAsync 前加上 await 便可。

三：總結

結論就是多本身實操實操，理論知識是別人強制灌輸給你的，到底對仍是不對，其實你本身內心也沒底，實操驗證纔是真正屬於你的，並且也很難忘記，畢竟你曾今真的體驗過，實操過，驗證過。

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