第39章：非同期コードのリファクタ（async/await・キャンセル・タイムアウト）⚡🧵

この章でできるようになること 🎯✨

async/await のコードを 短く・読みやすく 整理できるようになる ✂️📘
キャンセル（CancellationToken）を「ちゃんと効く」形で最後まで通せるようになる 🛑🧷
タイムアウトを安全に入れて、固まり事故を防げるようになる ⏳✅
例外がごちゃつく非同期コードを「境界で整える」感覚がつく 🚧🧼

まずここ！非同期が読みにくくなる3大原因 😵‍💫🌀

1) 「待つ場所」が散らかる 🧵

await が増えるほど、処理の流れが 飛び飛び に見えて読みづらい…💦

2) キャンセル・タイムアウトが後付けで壊れる 🛑⏳

途中で CancellationToken を渡し忘れると、 UIのキャンセルボタン押したのに止まらない みたいな事故が起きるよ😇

3) 例外が混ざる 💥

通信失敗（HttpRequestException）
キャンセル（OperationCanceledException）
タイムアウト（TimeoutException など）

全部まとめて catch (Exception) すると、仕様が崩れがち…🥲

非同期リファクタの鉄板ルール 5つ 🧱✨

ルール1：async は最後まで貫く（async all the way）🏃‍♀️💨

Result / Wait() で待つと、UIが固まる＆デッドロックの温床になりやすいよ🚫🧊 → 入口から出口まで await でつなぐのが基本✅

ルール2：戻り値は `Task` / `Task<T>` にする 🎁

async void は イベントハンドラ専用（ボタン押下とか）にするのが安全🙆‍♀️

ルール3：`CancellationToken` は「引数で受けて、渡し続ける」🧷➡️➡️➡️

「受ける」だけじゃなくて、内部の待ち（I/OやDelay）に渡すのが大事💡 最近のAPIも CancellationToken や TimeSpan timeout を受け取る形が増えてるよ📈✨ (Microsoft Learn)

ルール4：タイムアウトは “仕組み” を統一する ⏳🧠

CancellationTokenSource.CancelAfter(...) で「一定時間後にキャンセル」する → Microsoftの解説がこれだよ🧷 (Microsoft Learn)
Task.WaitAsync(timeout, ct) で「このTaskをタイムアウト付きで待つ」 → .NET 10 のAPIにも載ってる標準手段💎 (Microsoft Learn)

ルール5：外部通信は “回復性” を意識する 🛡️🌐

HTTPは落ちる前提…😇 .NET は Microsoft.Extensions.Http.Resilience で タイムアウト/リトライ/遮断みたいな定番を組みやすくしてるよ🧰✨ (Microsoft Learn) （中で Polly の考え方ともつながるよ）(pollydocs.org)

キャンセルを「ちゃんと効かせる」最小パターン 🛑🧷

基本形：引数で受けて、awaitするAPIに渡す ✅

public async Task<string> DownloadAsync(string url, CancellationToken ct = default)
{
    using var http = new HttpClient();

    // ct を渡す！ここが超大事✨
    return await http.GetStringAsync(url, ct);
}

UI側：キャンセルボタンで止める例 🖱️🛑

private CancellationTokenSource? _cts;

private async void StartButton_Click(object sender, EventArgs e)
{
    _cts = new CancellationTokenSource();

    try
    {
        var text = await _service.DownloadAsync("https://example.com", _cts.Token);
        MessageBox.Show("完了✨\n" + text[..Math.Min(100, text.Length)]);
    }
    catch (OperationCanceledException)
    {
        MessageBox.Show("キャンセルしたよ🛑");
    }
}

private void CancelButton_Click(object sender, EventArgs e)
{
    _cts?.Cancel();
}

ポイント💡

キャンセルは例外（OperationCanceledException）として上がってくるのが普通だよ🙂
catch (Exception) に混ぜないで、まずは OperationCanceledException を分けると読みやすい✨

タイムアウトの入れ方 2通り ⏳✨

1) CancelAfter 方式：時間が来たらキャンセルする ⏰🛑

Microsoftの定番はこれ🧷 (Microsoft Learn)

public async Task<string> DownloadWithTimeoutAsync(
    string url,
    TimeSpan timeout,
    CancellationToken ct = default)
{
    using var timeoutCts = CancellationTokenSource.CreateLinkedTokenSource(ct);
    timeoutCts.CancelAfter(timeout); // 指定時間でキャンセル予定🛑

    using var http = new HttpClient();
    return await http.GetStringAsync(url, timeoutCts.Token);
}

「ユーザーキャンセル」と「タイムアウト」を合体して渡してるのがキモだよ🧠✨

2) WaitAsync 方式：待ちにタイムアウトを付ける ⏳🧵

Task.WaitAsync(TimeSpan, CancellationToken) は .NET 10 のAPIにもある標準手段だよ📘 (Microsoft Learn)

public async Task<string> DownloadWithWaitAsync(
    string url,
    TimeSpan timeout,
    CancellationToken ct = default)
{
    using var http = new HttpClient();

    var task = http.GetStringAsync(url, ct);
    return await task.WaitAsync(timeout, ct); // timeout を過ぎたら TimeoutException になりやすい🕰️
}

使い分けイメージ🌷

CancelAfter：アプリ全体の「この処理はここまで」っていう“締切”を作りたい時に便利🛑
WaitAsync：すでにある Task に「後からタイムアウト」を付けたい時に便利⏳

例外の交通整理：キャンセルとタイムアウトを分ける 🚦✨

ありがちな悪い例 😱

try
{
    await _service.DoAsync();
}
catch (Exception ex)
{
    // キャンセルもタイムアウトも通信失敗も全部ここ…🥲
    _logger.LogError(ex, "失敗");
}

まずはこの形にするのがおすすめ 🧼✅

try
{
    await _service.DoAsync(ct);
}
catch (OperationCanceledException) when (ct.IsCancellationRequested)
{
    // ユーザーキャンセル🛑
}
catch (TimeoutException)
{
    // タイムアウト⏳
}
catch (HttpRequestException ex)
{
    // 通信失敗🌐💥
}

※ TimeoutException が出るか、OperationCanceledException に寄るかは方式やAPIによって変わるので、「アプリの見せ方」として境界で整えるのがコツだよ🚧✨

実践：ごちゃごちゃ async を短くするリファクタ ✂️🧁

Before：責務が混ざってる長い async 😵‍💫

入力チェック
URL組み立て
HTTP
例外整形
パースが1メソッドに混在💦

public async Task<decimal> GetPriceAsync(string sku)
{
    if (string.IsNullOrWhiteSpace(sku))
        throw new ArgumentException("sku is required");

    using var http = new HttpClient();
    var url = "https://api.example.com/prices/" + sku;

    try
    {
        var json = await http.GetStringAsync(url);
        // ここでは雑にパースしてる想定
        return decimal.Parse(json);
    }
    catch (Exception ex)
    {
        throw new InvalidOperationException("Failed to get price: " + sku, ex);
    }
}

After：待つ場所とロジックを分離して読みやすく ✨📘

ポイントはこれ👇

入口でキャンセル/タイムアウトを受け取る
I/Oは短いメソッドに閉じ込める
パースは純粋メソッドにする（テストしやすい） 🧪

public async Task<decimal> GetPriceAsync(
    string sku,
    TimeSpan timeout,
    CancellationToken ct = default)
{
    ValidateSku(sku);

    using var timeoutCts = CancellationTokenSource.CreateLinkedTokenSource(ct);
    timeoutCts.CancelAfter(timeout);

    var json = await DownloadPriceJsonAsync(sku, timeoutCts.Token);
    return ParsePrice(json);
}

private static void ValidateSku(string sku)
{
    if (string.IsNullOrWhiteSpace(sku))
        throw new ArgumentException("sku is required", nameof(sku));
}

private async Task<string> DownloadPriceJsonAsync(string sku, CancellationToken ct)
{
    using var http = new HttpClient();
    var url = BuildUrl(sku);

    // ct を渡す！🧷
    return await http.GetStringAsync(url, ct);
}

private static string BuildUrl(string sku)
    => "https://api.example.com/prices/" + sku;

private static decimal ParsePrice(string json)
    => decimal.Parse(json);

読みどころ👀✨

GetPriceAsync が「やりたいことの順番」だけになって、物語みたいに読める📖
パースや入力チェックは同期メソッドにして、テストが超ラク🧪💕

5. キャンセル・タイムアウトの流れ🛑⏳⚖️

ミニ演習 📝✨

演習1：キャンセル対応を入れてみよう 🛑🧷

次の条件を満たすように修正してね👇

CancellationToken ct = default を public メソッドの引数に追加
Task.Delay / HttpClient などの await に ct を渡す
OperationCanceledException を UI か呼び出し元で表示

チェック✅

「キャンセル押したら本当に止まる」こと！

演習2：タイムアウトを統一しよう ⏳🧠

CancelAfter 方式で「3秒」でタイムアウト
タイムアウトしたら「タイムアウト⏳」と表示
ユーザーキャンセルは「キャンセル🛑」と表示（分けられたら勝ち✨）

演習3：asyncメソッドを短くしよう ✂️

長い async を見つけて、次をやってね👇

「入力整形」「I/O」「ロジック」「例外整形」を別メソッドへ分離
await があるメソッドを“見える範囲”に減らす（目標：1〜2個）👀✨

テストの超基本：async は async でテストする 🧪💖

[Fact]
public async Task Cancel_Should_Throw_OperationCanceledException()
{
    using var cts = new CancellationTokenSource();
    cts.Cancel();

    await Assert.ThrowsAsync<OperationCanceledException>(
        () => _service.GetPriceAsync("ABC", TimeSpan.FromSeconds(10), cts.Token));
}

「キャンセル・タイムアウトは仕様」だから、テストで固定できると安心だよ✅✨

AI拡張の使い方 🤖🧠✨

そのまま使える頼み方例 💬

「この async メソッドの責務を 4つに分けて、Extract Method の候補を出して」✂️
「CancellationToken を最後まで渡す修正を、差分が小さくなる順に提案して」🧷
「CancelAfter と WaitAsync のどっちが合う？このコードの“締切”の定義も一緒に考えて」⏳

ルール🛡️

AIの提案は 1コミット分 に刻む🌿
置き換えたら 必ず動作確認＆テスト ✅
キャンセル/タイムアウトは 実際に押して試す 🖱️🛑

よくある落とし穴まとめ 💣😇

Task.Result / Wait()：UI固まり・デッドロックの元🚫🧊
async void を増やす：例外が捕まえにくい⚠️
CancellationToken を“受けるだけ”で渡さない：キャンセルが効かない🧷💦
タイムアウトの実装がバラバラ：挙動が読めなくなる⏳🌀
外部通信でリトライを雑に自作：事故りやすいので標準/定番を活用🛡️ (Microsoft Learn)

まとめ 🌈✨

非同期のリファクタは、やることがシンプルだよ😊💕

待つ場所を減らす（短くする）✂️
キャンセルを最後まで通す 🧷
タイムアウトを統一する ⏳
例外を境界で整理する 🚧

そして、C# 14 / .NET 10 は最新の機能も揃ってるから、安心してこの型で整えていけるよ🌟 (Microsoft Learn)

この章でできるようになること 🎯✨​

まずここ！非同期が読みにくくなる3大原因 😵‍💫🌀​

1) 「待つ場所」が散らかる 🧵​

2) キャンセル・タイムアウトが後付けで壊れる 🛑⏳​

3) 例外が混ざる 💥​

非同期リファクタの鉄板ルール 5つ 🧱✨​

ルール1：async は最後まで貫く（async all the way）🏃‍♀️💨​

ルール2：戻り値は Task / Task<T> にする 🎁​

ルール3：CancellationToken は「引数で受けて、渡し続ける」🧷➡️➡️➡️​

ルール4：タイムアウトは “仕組み” を統一する ⏳🧠​

ルール5：外部通信は “回復性” を意識する 🛡️🌐​

キャンセルを「ちゃんと効かせる」最小パターン 🛑🧷​

基本形：引数で受けて、awaitするAPIに渡す ✅​

UI側：キャンセルボタンで止める例 🖱️🛑​

タイムアウトの入れ方 2通り ⏳✨​

1) CancelAfter 方式：時間が来たらキャンセルする ⏰🛑​

2) WaitAsync 方式：待ちにタイムアウトを付ける ⏳🧵​

例外の交通整理：キャンセルとタイムアウトを分ける 🚦✨​

ありがちな悪い例 😱​

まずはこの形にするのがおすすめ 🧼✅​

実践：ごちゃごちゃ async を短くするリファクタ ✂️🧁​

Before：責務が混ざってる長い async 😵‍💫​

After：待つ場所とロジックを分離して読みやすく ✨📘​

5. キャンセル・タイムアウトの流れ🛑⏳⚖️​

ミニ演習 📝✨​

演習1：キャンセル対応を入れてみよう 🛑🧷​

演習2：タイムアウトを統一しよう ⏳🧠​

演習3：asyncメソッドを短くしよう ✂️​

テストの超基本：async は async でテストする 🧪💖​

AI拡張の使い方 🤖🧠✨​

そのまま使える頼み方例 💬​

よくある落とし穴まとめ 💣😇​

まとめ 🌈✨​