C# - 能否让 SortedSet.RemoveWhere 内传入的委托异步执行

TL;DR;

若想充分利用 RemoveWhere 带来的性能优势，建议传入判断是否删除元素的委托内采取同步操作。若一定要在该委托内使用异步操作，可以接纳本文中绕行的方法，但摈弃了 RemoveWhere 所带来的性能优势。
正文

（本文由 GPT 辅助撰写）
在.NET中，SortedSet 上的 RemoveWhere 方法本身不支持异步谓词，由于它期望的是一个返回布尔值的同步委托。然而，你可以通过在谓词中使用异步代码来绕过这个限定，使得方法能够在移除元素过程中执行某项异步操作。但在返回结果之前，你需要等待异步操作完成。
下面是一个例子，其中谓词本身是异步的，并在一个同步方法中被等待：

1. using System;
2. using System.Collections.Generic;
3. using System.Threading.Tasks;
5. class Program
6. {
7.     static async Task Main()
8.     {
9.         var sortedSet = new SortedSet<int> { 1, 2, 3, 4, 5 };
11.         Console.WriteLine("RemoveWhere 前: " + string.Join(", ", sortedSet));
13.         // 异步移除 SortedSet 内的偶数
14.         int removedCount = await sortedSet.RemoveWhereAsync(IsEvenNumberAsync, CancellationToken.None);
16.         Console.WriteLine("移除了 " + removedCount + " 个元素");
17.         Console.WriteLine("RemoveWhere 后: " + string.Join(", ", sortedSet));
18.     }
20.     static async ValueTask<bool> IsEvenNumberAsync(int element, CancellationToken token)
21.     {
22.         // 模拟一个异步操作，例如网络请求或数据库查询
23.         await Task.Delay(1000, token);
24.         return num % 2 == 0; // 返回一个布尔值，表示是否应该移除该元素
25.     }
26. }
28. public static class SortedSetExtension
29. {
30.     public static async ValueTask<int> RemoveWhereAsync<T>(this SortedSet<T> sortedSet,
31.         Func<T, CancellationToken, ValueTask<bool>> asyncPredicate, CancellationToken token)
32.     {
33.         ArgumentNullException.ThrowIfNull(asyncPredicate);
34.         token.ThrowIfCancellationRequested();
36.         // 由于 SortedSet 不支持遍历过程中移除其中的元素，创建一个等待移除列表来避免 Enumerator 报错
37.         var elementsToRemove = new List<T>(sortedSet.Count);
39.         // 异步地评估谓词
40.         foreach (var element in sortedSet)
41.         {
42.             if (await asyncPredicate(element, token)) // 等待异步操作完成
43.             {
44.                 elementsToRemove.Add(element); // 如果应该移除，则添加该元素到等待移除中
45.             }
46.         }
48.         // 同步地移除元素
49.         int actuallyRemoved = 0;
50.         foreach (var element in elementsToRemove)
51.         {
52.             if (sortedSet.Remove(element))
53.             {
54.                 actuallyRemoved++;
55.             }
56.         }
57.         return actuallyRemoved;
58.     }
59. }

复制代码

在这个例子中：

• IsEvenNumberAsync 方法模拟了一个异步操作。
  
• RemoveWhereAsync 方法接收一个异步谓词，并对其进行评估，针对 SortedSet 中的每个元素。
  
• 在循环内部等待异步谓词的结果。
  
• 将要删除的元素网络到一个单独的列表中。
  
• 在评估所有元素之后，将从 SortedSet 中删除网络到的元素。
  

请留意：

• 首先，这种方法在异步评估谓词后引入了一个同步阶段（在删除元素时），在数据量较大的环境下不可克制地增加一定的性能开销。
  
• 其次，SortedSet 自带的同步方法 RemoveWhere 不在意 Enumerator 的顺序，执行一个广度优先的从左到右的遍历，相较 Enumerator 的遍历效率更高（参考链接），而我们这里的异步方法 RemoveWhereAsync 并没有这类的优化算法，简单地使用 foreach 按照 Enumerator 的顺序，按序遍历。
  
• 最后，这种方法在异步评估谓词时仍旧会在遍历每个元素时阻塞，由于我们需要等待每个异步谓词的完成。如果你需要更高效的异步处理，你可能需要考虑使用其他数据结构或并行处理技术。
  

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