c# HttpClient设置超时的步骤

声明：本文主要是翻译自THOMAS LEVESQUE'S .NET BLOG的文章:Better timeout handling with HttpClient。
由于工作原因，需要用c#，就语法层而言，c#确实比java优秀，一些库接口封装也更方便简洁。特别是HttpClient,结合了task异步模型,使用起来非常顺手。
本人水平有限，如有问题，还望各位多多海涵，不吝赐教

问题

如果你经常用HttpClient去调用Restfull接口或传送文件，你可能会对HttpClient这个类处理Request(请求)超时的方式感到恼火，因为存在这两个问题：

timeout(超时)只能在HttpClient的class级别处理。也就是说，一旦设置好了，所有httpClient下的请求都会应用同样的超时设置，这显然不灵活，如果能够为每个request请求分别指定一个超时时间，将非常方便。
当请求超时时，抛出的异常很不好辨认。你认为请求超时时，httpclient会抛出TimeoutException?，不，其实它会抛出一个TaskCanceledException,而单看这个异常,你一时还无法分辨是取消导致的还是真正超时导致的。

幸运的是，得益于HttpClient的灵活设计，可以非常容易的弥补此缺陷。
因此，我们将针对这两个问题做出解决方案。让我们回顾一下我们想要的:

可以为每个request请求单独设置超时时间
当超时发生时，catch的异常是TimeoutException而不是TaskCanceledException。

为每个request设置超时值

怎样将超时时间值和Request请求关联起来呢？HttpRequestMessage这个类有个Properties的属性,它是一个字典(Dictionary)类型的属性，我们可以放入我们任何自定义需要的内容到这个属性中。我们将使用这个属性存储请求(request)的超时时间,为了便于实现此功能，我们给HttpRequestMessage创建一个扩展方法:

public static class HttpRequestExtensions
{
  private static string TimeoutPropertyKey = "RequestTimeout";

  public static void SetTimeout(
    this HttpRequestMessage request,
    TimeSpan? timeout)
  {
    if (request == null)
      throw new ArgumentNullException(nameof(request));

    request.Properties[TimeoutPropertyKey] = timeout;
  }

  public static TimeSpan? GetTimeout(this HttpRequestMessage request)
  {
    if (request == null)
      throw new ArgumentNullException(nameof(request));

    if (request.Properties.TryGetValue(
        TimeoutPropertyKey,
        out var value)
      && value is TimeSpan timeout)
      return timeout;
    return null;
  }
}

这是一段很普通的代码，timout参数是可null的TimeSpan值,我们现在可以给请求设置超时值，但是目前还没有实际使用到这段代码。

Http Handler

HttpClient使用管道体系( pipeline architecture) 结构：每个请求都通过一系列类型为HttpMessageHandler的Handler处理，并且以相反顺序逐级返回响应。有了这种机制，我们可以非常方便的加入我们自己的Handler来具体处理超时问题。如果您想了解更多，本文将对此进行更详细的说明。

我们的自己的超时Handler将继承DelegatingHandler，DelegatingHandler是一种设计为链式调用其他Handler的类(简单提一下:DelegatingHandler内部有个InnerHandler成员变量,我们可以在调用innerHandler.SendAsync()前后对request、CancellationToken和response做相应处理)。要实现我们的Handler，我们重写SendAsync方法。最小的实现如下所示：

class TimeoutHandler : DelegatingHandler
{
  protected async override Task<HttpResponseMessage> SendAsync(
    HttpRequestMessage request,
    CancellationToken cancellationToken)
  {
    return await base.SendAsync(request, cancellationToken);
  }
}

上述代码并没有任何用处，因为只是将实际处理丢给了base.SendAsync,目前还没有对TimeoutHandler进行任何加工处理，我们将逐步对其加强扩充，以达到我们的目的。

给Request加上超时处理

首先，让我们给TimeoutHandler添加一个TimeSpan类型的DefaultTimeout属性，这个默认超时时间是给没有特意设置超时时间的请求使用的:

public TimeSpan DefaultTimeout { get; set; } = TimeSpan.FromSeconds(100);

就像HttpClient.Timeout一样，我们也设置默认超时时间为100秒。

为了实现我们的超时处理，我们需要从request中获取超时时间（如果request中没有设置，则应用DefaultTimeout的值）。接着，我们创建一个在指定时间(超时时间)后将会被取消的CancellationToken,并把这个CancellationToken传入到链的下一个Handler。这样之后，如果指定超时时间内没有获取到response响应,我们刚刚创建的CancellationToken就会被取消(cancel)。

我们创建一个CancellationTokenSource，这个类可以创建和控制CancellationToken。它将根据超时时间来创建：

private CancellationTokenSource GetCancellationTokenSource(
  HttpRequestMessage request,
  CancellationToken cancellationToken)
{
  var timeout = request.GetTimeout() ?? DefaultTimeout;
  if (timeout == Timeout.InfiniteTimeSpan)
  {
    // No need to create a CTS if there's no timeout
    //不需要创建CTS，因为不处理超时(下面会讲到)
    return null;
  }
  else
  {
    var cts = CancellationTokenSource
      .CreateLinkedTokenSource(cancellationToken);
    cts.CancelAfter(timeout);
    return cts;
  }
}

这里主要关注两个点:

如果request超时值为Timeout.InfiniteTimeSpan,程序并不会创建CancellationTokenSource,它将不会被取消，因此节省了无用的分配。也就是说在这种情况下，我们将不会处理超时。
以上相反，我们创建了一个在指定timeout后被自动取消的CancellationTokenSource（因为调用了CancelAfter）。请注意,这个CTS连接了传入参数的cancellationToken,这个cancellationToken其实来自SendAsync方法的实参。这样做之后，当真正的超时发生，或者参数的cancellationToken自身被取消，CTS都会被取消。如果想要获取跟多CancellationToken的内容，请访问这篇文章

最后，我们修改下SendAsync方法，应用刚刚创建的CancellationTokenSource。

protected async override Task<HttpResponseMessage> SendAsync(
  HttpRequestMessage request,
  CancellationToken cancellationToken)
{
  using (var cts = GetCancellationTokenSource(request, cancellationToken))
  {
    return await base.SendAsync(
      request,
      cts?.Token ?? cancellationToken);
  }
}

我们创建了CTS后，把CTS的token传入到base.SendAsync中，注意，我们使用cts?.Token是因为GetCancellationTokenSource返回的cts可能为null,如果cts为null,则直接使用参数自己的cancellationToken,我们就不做任何超时处理。

通过这一步，我们有了自己的超时Handler,可以为每个请求指定不同的超时时间。但是，当超时发生时，我们仍然只能捕获到TaskCanceledException异常，这个问题很容易修复它。

抛出正确的异常

我们需要捕获TaskCanceledException(或者它的基类OperationCanceledException),然后检测cancellationToken参数是否是被取消的：

如果是，说明这个cancel是调用者自身导致的，对此直接将异常上抛不处理
如果不是，这意味着是因为我们的超时导致的cancel,因此，我们将抛出一个TimeoutException

这是最终的SendAsync方法:

protected async override Task<HttpResponseMessage> SendAsync(
  HttpRequestMessage request,
  CancellationToken cancellationToken)
{
  using (var cts = GetCancellationTokenSource(request, cancellationToken))
  {
    try
    {
      return await base.SendAsync(
        request,
        cts?.Token ?? cancellationToken);
    }
    catch(OperationCanceledException)
      when (!cancellationToken.IsCancellationRequested)
    {
      throw new TimeoutException();
    }
  }
}

我们使用了一个exception filter,通过这种方式，我们只cactch我们符合我们情况需要的异常，然后做相应处理。

至此，我们的超时Handler已经完成了，接下来看看怎么使用它

使用Handler

当创建一个HttpClient时，可以指定一个自己的Handler作为管道(pipeline)的第一个Handler。如果没有指定，默认使用的是HttpClientHandler，这个handler直接发送请求到网络上。为了使用我们自己的TimeoutHandler,我们需要先创建它，然后将timeoutHandler指定为httpClient的handler。在timeoutHandler中，指定InnerHandler为我们自己创建的HttpClientHandler,这样实际的网络请求就委托到了HttpClientHandler中。

var handler = new TimeoutHandler
{
  InnerHandler = new HttpClientHandler()
};

using (var client = new HttpClient(handler))
{
  client.Timeout = Timeout.InfiniteTimeSpan;
  ...
}

通过将httpclient的timeout设置为InfiniteTimeSpan来禁用默认的超时设置，如果不这样做，默认超时会干扰我们自己的超时

现在，我们尝试发送一个设定了5秒超时的请求到需要很久才能响应的服务器

var request = new HttpRequestMessage(HttpMethod.Get, "http://foo/");
request.SetTimeout(TimeSpan.FromSeconds(5));
var response = await client.SendAsync(request);

如果服务器在5秒内响应数据，我们将会捕获到一个TimeoutException，而不是TaskCanceledException,因此事情似乎按预期进行。

为了检测cancellation是否正确运行，我们传入一个在2秒(比超时实际小)后会被取消的CancellationToken:

var request = new HttpRequestMessage(HttpMethod.Get, "http://foo/");
request.SetTimeout(TimeSpan.FromSeconds(5));
var cts = new CancellationTokenSource(TimeSpan.FromSeconds(2));
var response = await client.SendAsync(request, cts.Token);

这时，我们可以捕获到TaskCanceledException,这正是我们期望的。

总结

通过实现我们自己的Http Handler,我们可以用一个智能的timout handler来解决开始我们提出的问题。

这篇文章的所有代码在这

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