Implementar tempo limite genérico em C #

Estou procurando boas idéias para implementar uma maneira genérica de executar uma única linha (ou delegado anônimo) de código com um tempo limite.

TemperamentalClass tc = new TemperamentalClass();
tc.DoSomething();  // normally runs in 30 sec.  Want to error at 1 min

Estou procurando uma solução que possa ser implementada de maneira elegante em muitos lugares onde meu código interage com um código temperamental (que não posso mudar).

Além disso, eu gostaria que o código de "tempo limite excedido" não fosse mais executado, se possível.

A parte realmente complicada aqui foi acabar com a tarefa de longa execução, passando o thread do executor da Action de volta para um local em que pudesse ser abortado. Eu consegui isso com o uso de um delegado empacotado que distribui o thread para matar uma variável local no método que criou o lambda.

Eu envio este exemplo, para sua diversão. O método que você realmente está interessado é CallWithTimeout. Isso cancelará o encadeamento de execução longa, interrompendo-o e engolindo o ThreadAbortException :

Uso:

class Program
{

    static void Main(string[] args)
    {
        //try the five second method with a 6 second timeout
        CallWithTimeout(FiveSecondMethod, 6000);

        //try the five second method with a 4 second timeout
        //this will throw a timeout exception
        CallWithTimeout(FiveSecondMethod, 4000);
    }

    static void FiveSecondMethod()
    {
        Thread.Sleep(5000);
    }

O método estático que está fazendo o trabalho:

    static void CallWithTimeout(Action action, int timeoutMilliseconds)
    {
        Thread threadToKill = null;
        Action wrappedAction = () =>
        {
            threadToKill = Thread.CurrentThread;
            try
            {
                action();
            }
            catch(ThreadAbortException ex){
               Thread.ResetAbort();// cancel hard aborting, lets to finish it nicely.
            }
        };

        IAsyncResult result = wrappedAction.BeginInvoke(null, null);
        if (result.AsyncWaitHandle.WaitOne(timeoutMilliseconds))
        {
            wrappedAction.EndInvoke(result);
        }
        else
        {
            threadToKill.Abort();
            throw new TimeoutException();
        }
    }

}

Estamos usando um código como este fortemente na produção :

var result = WaitFor<Result>.Run(1.Minutes(), () => service.GetSomeFragileResult());

A implementação é de código aberto, funciona com eficiência mesmo em cenários de computação paralela e está disponível como parte das Bibliotecas Compartilhadas Lokad

/// <summary>
/// Helper class for invoking tasks with timeout. Overhead is 0,005 ms.
/// </summary>
/// <typeparam name="TResult">The type of the result.</typeparam>
[Immutable]
public sealed class WaitFor<TResult>
{
    readonly TimeSpan _timeout;

    /// <summary>
    /// Initializes a new instance of the <see cref="WaitFor{T}"/> class, 
    /// using the specified timeout for all operations.
    /// </summary>
    /// <param name="timeout">The timeout.</param>
    public WaitFor(TimeSpan timeout)
    {
        _timeout = timeout;
    }

    /// <summary>
    /// Executes the spcified function within the current thread, aborting it
    /// if it does not complete within the specified timeout interval. 
    /// </summary>
    /// <param name="function">The function.</param>
    /// <returns>result of the function</returns>
    /// <remarks>
    /// The performance trick is that we do not interrupt the current
    /// running thread. Instead, we just create a watcher that will sleep
    /// until the originating thread terminates or until the timeout is
    /// elapsed.
    /// </remarks>
    /// <exception cref="ArgumentNullException">if function is null</exception>
    /// <exception cref="TimeoutException">if the function does not finish in time </exception>
    public TResult Run(Func<TResult> function)
    {
        if (function == null) throw new ArgumentNullException("function");

        var sync = new object();
        var isCompleted = false;

        WaitCallback watcher = obj =>
            {
                var watchedThread = obj as Thread;

                lock (sync)
                {
                    if (!isCompleted)
                    {
                        Monitor.Wait(sync, _timeout);
                    }
                }
                   // CAUTION: the call to Abort() can be blocking in rare situations
                    // http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ty8d3wta.aspx
                    // Hence, it should not be called with the 'lock' as it could deadlock
                    // with the 'finally' block below.

                    if (!isCompleted)
                    {
                        watchedThread.Abort();
                    }
        };

        try
        {
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(watcher, Thread.CurrentThread);
            return function();
        }
        catch (ThreadAbortException)
        {
            // This is our own exception.
            Thread.ResetAbort();

            throw new TimeoutException(string.Format("The operation has timed out after {0}.", _timeout));
        }
        finally
        {
            lock (sync)
            {
                isCompleted = true;
                Monitor.Pulse(sync);
            }
        }
    }

    /// <summary>
    /// Executes the spcified function within the current thread, aborting it
    /// if it does not complete within the specified timeout interval.
    /// </summary>
    /// <param name="timeout">The timeout.</param>
    /// <param name="function">The function.</param>
    /// <returns>result of the function</returns>
    /// <remarks>
    /// The performance trick is that we do not interrupt the current
    /// running thread. Instead, we just create a watcher that will sleep
    /// until the originating thread terminates or until the timeout is
    /// elapsed.
    /// </remarks>
    /// <exception cref="ArgumentNullException">if function is null</exception>
    /// <exception cref="TimeoutException">if the function does not finish in time </exception>
    public static TResult Run(TimeSpan timeout, Func<TResult> function)
    {
        return new WaitFor<TResult>(timeout).Run(function);
    }
}

Este código ainda está com erros, você pode tentar com este pequeno programa de teste:

      static void Main(string[] args) {

         // Use a sb instead of Console.WriteLine() that is modifying how synchronous object are working
         var sb = new StringBuilder();

         for (var j = 1; j < 10; j++) // do the experiment 10 times to have chances to see the ThreadAbortException
         for (var ii = 8; ii < 15; ii++) {
            int i = ii;
            try {

               Debug.WriteLine(i);
               try {
                  WaitFor<int>.Run(TimeSpan.FromMilliseconds(10), () => {
                     Thread.Sleep(i);
                     sb.Append("Processed " + i + "\r\n");
                     return i;
                  });
               }
               catch (TimeoutException) {
                  sb.Append("Time out for " + i + "\r\n");
               }

               Thread.Sleep(10);  // Here to wait until we get the abort procedure
            }
            catch (ThreadAbortException) {
               Thread.ResetAbort();
               sb.Append(" *** ThreadAbortException on " + i + " *** \r\n");
            }
         }

         Console.WriteLine(sb.ToString());
      }
   }

Existe uma condição de corrida. É claramente possível que um ThreadAbortException seja gerado após o método WaitFor<int>.Run()ser chamado. Não encontrei uma maneira confiável de corrigir isso, no entanto, com o mesmo teste, não consigo reproduzir nenhum problema com a resposta aceita pelo TheSoftwareJedi .

Bem, você pode fazer as coisas com os delegados (BeginInvoke, com um retorno de chamada configurando um sinalizador - e o código original aguardando esse sinalizador ou tempo limite) - mas o problema é que é muito difícil desligar o código em execução. Por exemplo, matar (ou pausar) um segmento é perigoso ... então eu não acho que exista uma maneira fácil de fazer isso com robustez.

Vou postar isso, mas observe que não é o ideal - ele não interrompe a tarefa de longa execução e não limpa adequadamente em caso de falha.

    static void Main()
    {
        DoWork(OK, 5000);
        DoWork(Nasty, 5000);
    }
    static void OK()
    {
        Thread.Sleep(1000);
    }
    static void Nasty()
    {
        Thread.Sleep(10000);
    }
    static void DoWork(Action action, int timeout)
    {
        ManualResetEvent evt = new ManualResetEvent(false);
        AsyncCallback cb = delegate {evt.Set();};
        IAsyncResult result = action.BeginInvoke(cb, null);
        if (evt.WaitOne(timeout))
        {
            action.EndInvoke(result);
        }
        else
        {
            throw new TimeoutException();
        }
    }
    static T DoWork<T>(Func<T> func, int timeout)
    {
        ManualResetEvent evt = new ManualResetEvent(false);
        AsyncCallback cb = delegate { evt.Set(); };
        IAsyncResult result = func.BeginInvoke(cb, null);
        if (evt.WaitOne(timeout))
        {
            return func.EndInvoke(result);
        }
        else
        {
            throw new TimeoutException();
        }
    }

Algumas pequenas mudanças na grande resposta de Pop Catalin:

• Func em vez de Ação
• Lançar exceção no valor de tempo limite ruim
• Chamar EndInvoke em caso de tempo limite

Sobrecargas foram adicionadas para dar suporte ao trabalhador de sinalização para cancelar a execução:

public static T Invoke<T> (Func<CancelEventArgs, T> function, TimeSpan timeout) {
    if (timeout.TotalMilliseconds <= 0)
        throw new ArgumentOutOfRangeException ("timeout");

    CancelEventArgs args = new CancelEventArgs (false);
    IAsyncResult functionResult = function.BeginInvoke (args, null, null);
    WaitHandle waitHandle = functionResult.AsyncWaitHandle;
    if (!waitHandle.WaitOne (timeout)) {
        args.Cancel = true; // flag to worker that it should cancel!
        /* •————————————————————————————————————————————————————————————————————————•
           | IMPORTANT: Always call EndInvoke to complete your asynchronous call.   |
           | http://msdn.microsoft.com/en-us/library/2e08f6yc(VS.80).aspx           |
           | (even though we arn't interested in the result)                        |
           •————————————————————————————————————————————————————————————————————————• */
        ThreadPool.UnsafeRegisterWaitForSingleObject (waitHandle,
            (state, timedOut) => function.EndInvoke (functionResult),
            null, -1, true);
        throw new TimeoutException ();
    }
    else
        return function.EndInvoke (functionResult);
}

public static T Invoke<T> (Func<T> function, TimeSpan timeout) {
    return Invoke (args => function (), timeout); // ignore CancelEventArgs
}

public static void Invoke (Action<CancelEventArgs> action, TimeSpan timeout) {
    Invoke<int> (args => { // pass a function that returns 0 & ignore result
        action (args);
        return 0;
    }, timeout);
}

public static void TryInvoke (Action action, TimeSpan timeout) {
    Invoke (args => action (), timeout); // ignore CancelEventArgs
}

É assim que eu faria:

public static class Runner
{
    public static void Run(Action action, TimeSpan timeout)
    {
        IAsyncResult ar = action.BeginInvoke(null, null);
        if (ar.AsyncWaitHandle.WaitOne(timeout))
            action.EndInvoke(ar); // This is necesary so that any exceptions thrown by action delegate is rethrown on completion
        else
            throw new TimeoutException("Action failed to complete using the given timeout!");
    }
}

Eu acabei de nocautear agora, então pode precisar de algumas melhorias, mas fará o que você quiser. É um aplicativo de console simples, mas demonstra os princípios necessários.

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading;


namespace TemporalThingy
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Action action = () => Thread.Sleep(10000);
            DoSomething(action, 5000);
            Console.ReadKey();
        }

        static void DoSomething(Action action, int timeout)
        {
            EventWaitHandle waitHandle = new EventWaitHandle(false, EventResetMode.ManualReset);
            AsyncCallback callback = ar => waitHandle.Set();
            action.BeginInvoke(callback, null);

            if (!waitHandle.WaitOne(timeout))
                throw new Exception("Failed to complete in the timeout specified.");
        }
    }

}

Que tal usar o Thread.Join (int timeout)?

public static void CallWithTimeout(Action act, int millisecondsTimeout)
{
    var thread = new Thread(new ThreadStart(act));
    thread.Start();
    if (!thread.Join(millisecondsTimeout))
        throw new Exception("Timed out");
}