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c# 如何在单元测试中测试异步和并发代码

幻夢星雲

幻夢星雲

发布时间:2026-01-20 07:07:12

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来源于php中文网

原创

xUnit/NUnit支持async Task测试方法,需返回Task且标记async;避免async void;并发测试可用Task.WhenAll配合同步点模拟竞态。

c# 如何在单元测试中测试异步和并发代码

如何让 xUnit / NUnit 正确运行 async Task 测试方法

直接写 async Task 方法但不 await,测试框架会认为它“立刻完成”,实际异步逻辑可能没执行完就判通过。xUnit 从 2.0 起原生支持 async Task,NUnit 3.0+ 也支持,但必须满足两个条件:返回类型是 Task(不能是 void,且测试方法本身标记 async

  • public async Task MyTest() { await SomeAsyncOperation(); } ✅ 正确
  • public async void MyTest() { ... } ❌ 框架无法等待,测试可能提前结束
  • public Task MyTest() { return SomeAsyncOperation(); } ✅ 可行,但失去 await 的调试和异常传播优势

异常处理也不同:await 后抛出的异常会被框架捕获并显示为测试失败;而直接 return Task 时,未观察的异常可能被吞掉或导致进程崩溃(尤其在 .NET Framework 上)。

如何模拟并发调用并验证竞态条件

真实并发很难复现,所以得主动制造竞争窗口。常用做法是用 Task.WhenAll 启动多个相同操作,再配合 Task.Delay 或手动同步点(如 ManualResetEvent)控制执行节奏。

public async Task ConcurrentUpdate_ShouldNotLoseChanges()
{
    var counter = new Counter();
    var tasks = Enumerable.Range(0, 100)
        .Select(_ => Task.Run(() => {
            for (int i = 0; i < 10; i++)
                counter.Increment(); // 假设这个方法不是线程安全的
        }));
    await Task.WhenAll(tasks);
    Assert.Equal(1000, counter.Value); // 很可能失败,暴露问题
}

注意:Task.Run 不等于“真正多线程”——它只是把工作调度到线程池,但对共享状态的访问仍需同步。如果测试总是通过,大概率是因为并发度不够或操作太快,可加 await Task.Delay(1) 在关键位置放大竞争窗口。

如何测试 IAsyncEnumerable 或流式异步操作

不能用普通 foreach,必须用 await foreach,且测试框架需运行在支持 C# 8+ 的环境中。常见错误是忘记 await 导致枚举器没真正消费。

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  • 正确:await foreach (var item in GetAsyncStream()) { ... }
  • 错误:foreach (var item in GetAsyncStream()) { ... } → 编译不过或静默跳过
  • 验证空流:Assert.Empty(await GetAsyncStream().ToListAsync());(需引用 System.Linq.Async

如果被测方法返回 IAsyncEnumerable 但内部有延迟或分页逻辑,可在测试中插入 await Task.Delay 模拟网络抖动,再断言是否按预期分批返回。

为什么 Thread.Sleep 在异步测试里是坏味道

它会阻塞当前线程,而单元测试通常跑在线程池线程上,无谓消耗资源;更严重的是,在某些上下文(如 ASP.NET Core 集成测试)中可能引发死锁。所有等待都该用 await Task.Delay 替代。

  • Thread.Sleep(100); ❌ 阻塞、不可取消、难 mock
  • await Task.Delay(100); ✅ 非阻塞、支持 CancellationToken、可被 TimeProvider(.NET 8+)统一控制

.NET 8 引入了 TimeProvider 抽象,允许在测试中冻结/快进时间,彻底替代硬编码Delay。但目前多数项目还没升级,所以现阶段最稳妥的做法仍是用短而明确的 Task.Delay,并确保超时值足够大以覆盖最慢路径,又不至于拖慢整个测试套件。

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