异步陷阱之IO篇 _陷阱

出门莫恨无人随，书中车马多如簇。这篇文章主要讲述异步陷阱之IO篇相关的知识，希望能为你提供帮助。
很多教程和资料都强调流畅的用户体验需要异步来辅助，核心思想就是保证用户前端的交互永远有最高的优先级，让一切费时的逻辑通通放到后台，等到诸事完备，通知一下前端给个提示或者继续下一步。随着.NET发展，async和await关键字的推广，Task Parallel Library （TPL）的稳步发展，异步编程也越来越多的被重视和采用，很多时候非常便利的解决各种性能问题，但同时也带来了很多的陷阱。
这里我抛出一个实际项目中遇到的陷阱，先简单交代一下故事背景：SpreadJS产品有一个Excel IO部件，是一个ASP.NET MVC Web API（MVC4）应用，用来导入Excel文件到SpreadJS中；其工作过程是客户端先上传Excel文件，服务器端接收文件后读出内容，以SpreadJS特有的JSON格式回传给客户端。很长一段时间工作正常，直到某一天有一个“大神”级的客户反馈他在使用Excel IO过程中会一定几率随机出现导入失败，具体的表现是在返回的JSON数据中提示有IO错误，好吧，附上用户场景的代码片段（略去了脚本引用，DOM以及其他机密代码）：

$(document).ready(function() { // initialize 10 spreadjs widgets for(var i = 0; i < 10; i++) { $("#ss_" + i).wijspread({ sheetCount: 2 }); } // import handler $("#importButton").click(function() { for(var i = 0; i < 10; i++) { importToSpread("ss" + i); } }); // import process function importToSpread(target) { var formData = new FormData(); formData.append("file", $("#importingExcelFile").get(0).files[0]); formData.append("ExcelOpenFlags", "NoFlagsSet"); formData.append("TextFileOpenFlags", "None"); formData.append("Password", ""); $.ajax( { url: "http://your.excelio.path/xsapi/import", type: "POST", success: function(data, textStatus, jqXHR) { $("#" + target).wijspread("spread").fromJSON(JSON.parse(jqXHR.responseText).spread); }, data: formData, contentType: false, processData: false, headers: { "Accept": "application/json" } }); } });

也许各位看官可能有话说了：这明显的穷折腾么，有这么把一个文件重复导入10次的实际场景吗？嗯，这是一个社会工程学问题，略过，呵呵。
根据用户的代码，可以分析得到一些关键信息：
1、用户在很短时间内快速提交了多个请求并上传文件；
2、返回结果会随机出现IO错误；
由此可以得出结论：应该是服务器处理上传的Excel文件时，某个文件在特定情况下不可用，从而导致处理程序抛出IO异常。什么情况会导致IO不可用呢？似乎一下子还真无从下手，作为开发人员，最容易想到的方法就是祭出IDE，直接挂上调试器，只要捕获到这个IO异常就好了。经过几次尝试，终于看到了IO异常了，如下图：

文章图片

看来前面的分析是对的，文件在特定情况不可用，但是为什么不可用呢？从上面的IO异常信息可以看出，这个文件是ASP.NET临时保存的上传文件。在ASP.NET WEB API中，处理上传文件的思路和方法如下：

var root = HttpContext.Current.Server.MapPath("~/App_Data"); var provider = new MultipartFormDataStreamProvider(root); try { await Request.Content.ReadAsMultipartAsync(provider); } catch (Exception ex) { return Request.CreateErrorResponse(HttpStatusCode.InternalServerError, ex); }var file = provider.FileData.FirstOrDefault(); // File.OpenRead(file.LocalFileName) // may get exception here

从这个片段很容易分析出一下两种可能导致文件IO的情况：
1、文件的LocalFileName不唯一
2、读取上传内容的异步操作结束但是文件还没有释放
显然，第一条可以排除，因为异常信息里可以看到文件的名字有一个GUID，基本可以保证绝对唯一，所以，问题肯定发生在这里的异步处理。
为了深入的搞清楚发生了什么，我查看了ReadAsMultipartAsync的源代码，这里面会调用MultipartFormDataStreamProvider上的GetStream方法来处理上传的文件：

// ... 略去参数处理string localFileName = this.GetLocalFileName(headers); str = Path.Combine(this._rootPath, Path.GetFileName(localFileName)); // ... 略去部分无关逻辑MultipartFileData item = new MultipartFileData(headers, str); this._fileData.Add(item); return File.Create(str, this._bufferSize, FileOptions.Asynchronous);

这里调用GetLocalFileName来获取临时文件名，很清楚的使用了Guid.NewGuid()来保证文件名永远不会重复；焦点转到最后一句返回一个可写的FileStream，注意这里的第三个参数是FileOptions.Asynchronous，就是说，这个FileStream实际是异步IO，但是内部处理逻辑没有等待这个结果就直接走后续的逻辑了，这样导致在服务器运行在高IO并发的情况就很容易发生IO异常。
以上分析了问题，但如何解决呢（某PM话外音：那谁谁，快点啊，客户催着呢），很简单，去除调这个异步IO就可以了，好吧，代码一点也不简单，重写这个GetStream方法，保证获取的FileStream使用同步，虽然一定程度降低了性能，但好歹能解决问题。
参考示例工程代码：下载地址
更新补充：在ASP.NET MVC 5中重写了ReadAsMultipartAsync所在的整个类，已经修复了这个问题（至少我试过同时1000次毫无压力），参考示例中AsyncIoTrap_v5工程。
备注：昨天在OSChina上推出了Wijmo 5 《jQuery UI 组件集 Wijmo 五年最大更新，Mobile First！》。但是本次发布的Wijmo 5 Beta版本未包含SpreadJs。
【异步陷阱之IO篇】