C# - 能否讓 SortedSet.RemoveWhere 內傳入的委託非同步執行

TXRock發表於2024-04-26
C#REM非同步

TL;DR;

若想充分利用 RemoveWhere 帶來的效能優勢，建議傳入判斷是否刪除元素的委託內採取同步操作。若一定要在該委託內使用非同步操作，可以採用本文中繞行的方法，但擯棄了 RemoveWhere 所帶來的效能優勢。

正文

（本文由 GPT 輔助撰寫）

在.NET中，SortedSet<T> 上的 RemoveWhere 方法本身不支援非同步謂詞，因為它期望的是一個返回布林值的同步委託。然而，你可以透過在謂詞中使用非同步程式碼來繞過這個限制，使得方法能夠在移除元素過程中執行某項非同步操作。但在返回結果之前，你需要等待非同步操作完成。

下面是一個例子，其中謂詞本身是非同步的，並在一個同步方法中被等待：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Threading.Tasks;

class Program
{
    static async Task Main()
    {
        var sortedSet = new SortedSet<int> { 1, 2, 3, 4, 5 };

        Console.WriteLine("RemoveWhere 前: " + string.Join(", ", sortedSet));

        // 非同步移除 SortedSet 內的偶數
        int removedCount = await sortedSet.RemoveWhereAsync(IsEvenNumberAsync, CancellationToken.None);

        Console.WriteLine("移除了 " + removedCount + " 個元素");
        Console.WriteLine("RemoveWhere 後: " + string.Join(", ", sortedSet));
    }

    static async ValueTask<bool> IsEvenNumberAsync(int element, CancellationToken token)
    {
        // 模擬一個非同步操作，例如網路請求或資料庫查詢
        await Task.Delay(1000, token);
        return num % 2 == 0; // 返回一個布林值，表示是否應該移除該元素
    }
}

public static class SortedSetExtension
{
    public static async ValueTask<int> RemoveWhereAsync<T>(this SortedSet<T> sortedSet,
        Func<T, CancellationToken, ValueTask<bool>> asyncPredicate, CancellationToken token)
    {
        ArgumentNullException.ThrowIfNull(asyncPredicate);
        token.ThrowIfCancellationRequested();

        // 由於 SortedSet 不支援遍歷過程中移除其中的元素，建立一個等待移除列表來避免 Enumerator 報錯
        var elementsToRemove = new List<T>(sortedSet.Count);

        // 非同步地評估謂詞
        foreach (var element in sortedSet)
        {
            if (await asyncPredicate(element, token)) // 等待非同步操作完成
            {
                elementsToRemove.Add(element); // 如果應該移除，則新增該元素到等待移除中
            }
        }

        // 同步地移除元素
        int actuallyRemoved = 0;
        foreach (var element in elementsToRemove)
        {
            if (sortedSet.Remove(element))
            {
                actuallyRemoved++;
            }
        }
        return actuallyRemoved;
    }
}

在這個例子中：

  • IsEvenNumberAsync 方法模擬了一個非同步操作。
  • RemoveWhereAsync 方法接收一個非同步謂詞，並對其進行評估，針對 SortedSet 中的每個元素。
  • 在迴圈內部等待非同步謂詞的結果。
  • 將要刪除的元素收集到一個單獨的列表中。
  • 在評估所有元素之後，將從 SortedSet 中刪除收集到的元素。

請注意：

  • 首先，這種方法在非同步評估謂詞後引入了一個同步階段（在刪除元素時），在資料量較大的情況下不可避免地增加一定的效能開銷。
  • 其次，SortedSet 自帶的同步方法 RemoveWhere 不在意 Enumerator 的順序，執行一個廣度優先的從左到右的遍歷，相較 Enumerator 的遍歷效率更高（參考連結），而我們這裡的非同步方法 RemoveWhereAsync 並沒有這類的最佳化演算法，簡單地使用 foreach 按照 Enumerator 的順序，按序遍歷。
  • 最後，這種方法在非同步評估謂詞時仍然會在遍歷每個元素時阻塞，因為我們需要等待每個非同步謂詞的完成。如果你需要更高效的非同步處理，你可能需要考慮使用其他資料結構或並行處理技術。

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