水火难容：同步方法调用async方法引发的ASP.NET应用程序崩溃

之前只知道在同步方法中调用异步（async）方法时，如果用.Result等待调用结果，会造成线程死锁（deadlock）。自己也吃过这个苦头，详见等到花儿也谢了的await。

昨天一个偶然的情况，造成在同步方法中调用了async方法，并且没有使用.Result，结果造成整个ASP.NET应用程序的崩溃，见识了同步/异步水火难容的厉害。

当时的情况是这样的，发布了一个经过异步化改造的ASP.NET程序，其中有这样一个同步方法：

public static void Notify(string title, string content, int recipientId)
{
    //...
}

被改造为异步方法：

public static async Task Notify(string title, string content, int recipientId)
{
    //await ...
}

之前在WebForms(.aspx)中是这样同步调用它的：

<script runat="server">
    void Page_Load(Object sender, EventArgs e)
    {
        //...
        MsgService.Notify(title, body, userId);
        //...
    }
</script>

现在改为在MVC Controller Action中异步调用它：

public class ApplyController : Controller
{
    [HttpPost]
    public async Task<string> Pass()
    {
        //...
        await MsgService.Notify(title, body, userId);
        //...
    }
}

这次发布就是为了用MVC取代WebForms，但发布时同步调用Notify()方法的.aspx文件没有从服务器上删除。

发布后，这个ASP.NET程序跑一会就崩溃（crash），具体表现为：

a）访问网站出现503错误；

b）IIS管理器中显示对应的应用程序池处于停止状态；

c）在Windows事件日志中发现以下三个错误：

日志1：

发生了未经处理的异常，已终止进程。
Application ID: /LM/W3SVC/15/ROOT
Process ID: 23808
Exception: System.NullReferenceException
Message: 未将对象引用设置到对象的实例。

StackTrace:    
   在 System.Web.ThreadContext.AssociateWithCurrentThread(Boolean setImpersonationContext)
   在 System.Web.HttpApplication.OnThreadEnterPrivate(Boolean setImpersonationContext)
   在 System.Web.LegacyAspNetSynchronizationContext.CallCallbackPossiblyUnderLock(SendOrPostCallback callback, Object state)
   在 System.Web.LegacyAspNetSynchronizationContext.CallCallback(SendOrPostCallback callback, Object state)
   在 System.Threading.Tasks.AwaitTaskContinuation.RunCallback(ContextCallback callback, Object state, Task& currentTask)
--- 引发异常的上一位置中堆栈跟踪的末尾 ---
   在 System.Threading.Tasks.AwaitTaskContinuation.<ThrowAsyncIfNecessary>b__1(Object s)
   在 System.Threading.ExecutionContext.RunInternal(ExecutionContext executionContext, ContextCallback callback, Object state, Boolean preserveSyncCtx)
   在 System.Threading.ExecutionContext.Run(ExecutionContext executionContext, ContextCallback callback, Object state, Boolean preserveSyncCtx)
   在 System.Threading.QueueUserWorkItemCallback.System.Threading.IThreadPoolWorkItem.ExecuteWorkItem()
   在 System.Threading.ThreadPoolWorkQueue.Dispatch()

日志2：

应用程序: w3wp.exe
Framework 版本: v4.0.30319
说明: 由于未经处理的异常，进程终止。
异常信息: System.NullReferenceException
堆栈:
   在 System.Threading.Tasks.AwaitTaskContinuation.<ThrowAsyncIfNecessary>b__1(System.Object)
   在 System.Threading.ExecutionContext.RunInternal(System.Threading.ExecutionContext, System.Threading.ContextCallback, System.Object, Boolean)
   在 System.Threading.ExecutionContext.Run(System.Threading.ExecutionContext, System.Threading.ContextCallback, System.Object, Boolean)
   在 System.Threading.QueueUserWorkItemCallback.System.Threading.IThreadPoolWorkItem.ExecuteWorkItem()
   在 System.Threading.ThreadPoolWorkQueue.Dispatch()

日志3：

Faulting application name: w3wp.exe, version: 7.5.7601.17514, time stamp: 0x4ce7afa2
Faulting module name: KERNELBASE.dll, version: 6.1.7601.18798, time stamp: 0x5507b87a
Exception code: 0xe0434352
Fault offset: 0x000000000001aaad
Faulting process id: 0x5d00
Faulting application start time: 0x01d0b86f3af9058e
Faulting application path: c:\windows\system32\inetsrv\w3wp.exe
Faulting module path: C:\Windows\system32\KERNELBASE.dll
Report Id: 7bec0e6c-2462-11e5-b24e-c43d8baaa802

从日志信息看，问题肯定是异步引起的，于是检查所有进行异步调用的代码，没发现问题（唯独没有检查那个以为不在使用、没有删除的.aspx文件）。

后来才想到那个没有删除的.aspx文件，可是它已经被MVC取代了，没在使用啊。如果是它引起的，只有一个可能。。。这个文件依然在被某些请求访问。仔细排查后发现原来是引用js的地方没加hash参数，造成有些客户端浏览器由于缓存的原因还在使用旧版的js，旧版的js还会向这个.aspx文件发出ajax请求。

原来是一个疏忽造成了在同步方法中直接调用异步方法，但怎么也没想到竟然有如此大的威力，能引起整个应用程序的崩溃，于是好奇心被激发。

看了网上的一些资料后，对这个问题有了一些认识。

在ASP.NET中（ASP.NET天生是多线程的，基于线程池的，没有UI线程的概念），如果你调用了一个async方法，如果有await相伴，当前线程立马被释放回线程池，线程的上下文信息（比如reqeust context）被保存；如果没有await相伴（也没有其他的wait代码），调用async方法之后，代码会继续往下执行，直至完成，当前线程被释放回线程池，线程的上下文信息不会被保存。当async中的异步任务完成后（注：异步任务不是在另外一个线程中完成的，是在一个状态机中完成的），会从线程池中取出一个线程继续执行，执行时会读取当时调用它的原线程的上下文信息（默认情况下的行为，如果ConfigureAwait(false) ，就没有这一步操作），如果当初调用时没有使用await，线程的上下文信息没有被保存，这时就会引发NullReferenceException。而在这种级别发生的未处理null引用异常，会引发整个应用程序崩溃，更准确地说是应用程序所在的进程崩溃。因为这样的异常实在太危险，为了不让一只老鼠坏了一锅汤，只能被牺牲。

所以，如果不想被牺牲，要么老老实实地await；要么告诉async方法，不要读取原线程的上下文信息（ConfigureAwait(false)，未经实际验证是否有效）；要么调用async方法的线程没有需要保存的上下文信息，比如在Task.Run（或Task.Factory.StartNew）中调用async方法，也就是用一个新的线程调用async方法。

【推荐阅读】

Best practice to call ConfigureAwait for all server-side code

Difference between the TPL & async/await (Thread handling)

Does an async void method create a new thread everytime it is called?