kotlin的suspend对比csharp的async&await

Posted 2022-12-14 dotNET跨平台

协程的出现大大降低了异步编程的复杂度，可以让我们像写同步代码一样去写异步代码，如果没有它，那么很多异步的代码都是需要靠回调函数来一层层嵌套，这个在我之前的一篇有介绍 rxjava回调地狱-kotlin协程来帮忙

本篇文章主要介绍

• kotlin的suspend函数在编译生成了怎样的代码

• csharp的async&await在编译生成了怎么样的代码

• 这两者相比较,引发怎样的思考

kotlin的suspend函数demo

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这里针对kotlin的语法以及协程的具体用法细节不过多介绍，就当你已了解

稍微注意下runBlocking函数比较特别，

如下图：它接受了一个suspend的block函数

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所以我上面的demo这里面有其实有三个suspend函数！

在idea我们可以把这个kotlin代码反编译成java代码

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这个反编译后的java代码 有很多报错是无法直接copy出来运行的（这就没有csharp做的好，csharp反编译出来的代码至少不会报红），

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看代码的确是一个状态机控制函数和一个匿名类，还原成正常可直接运行的java代码如下：

测试用的coroutine版本为：

kotlinx-coroutines-jdk8:1.6.4

image

比如test1函数

public static Object test1(Continuation continuation) 
    CoroutineTest1 continuationTest1;
    label20:
    
        if (continuation instanceof CoroutineTest1) 
            continuationTest1 = (CoroutineTest1) continuation;
            int i = continuationTest1.label & Integer.MIN_VALUE;
            if (i != 0) 
                continuationTest1.label -= Integer.MIN_VALUE;
            
            break label20;
        
        continuationTest1 = new CoroutineTest1(continuation);
    

    Object result = (continuationTest1).result;
    Object var4 = IntrinsicsKt.getCOROUTINE_SUSPENDED();
    String var1;
    switch ((continuationTest1).label) 
        case 0:
            ResultKt.throwOnFailure(result);
            var1 = "test1-start";
            System.out.println(var1);
            (continuationTest1).label = 1;
            if (test2(continuationTest1) == var4) 
                return var4;
            
            break;
        case 1:
            ResultKt.throwOnFailure(result);
            break;
        default:
            throw new IllegalStateException("call to 'resume' before 'invoke' with coroutine");
    

    var1 = "test1-end";
    System.out.println(var1);
    return Unit.INSTANCE;


final static class CoroutineTest1 extends ContinuationImpl 
    Object result;
    int label;

    public CoroutineTest1(@Nullable Continuation<Object> completion) 
        super(completion);
    

    @Nullable
    public Object invokeSuspend(@NotNull Object $result) 
        this.result = $result;
        this.label |= Integer.MIN_VALUE;
        return test1(this);
    

其他的函数也类似，完整的代码请查看：

https://gist.github.com/yuzd/cf67048777f0eb8fc1b3757f5bf9e8f3

整个运行流程如下：

kotlin协程的挂起点是怎么控制的，异步操作执行完后它知道从哪里恢复？

不难看出来suspend函数其实在编译后是变成了状态机，将我们顺序执行的代码，转换成了回调的形式父suspend函数里面调用子suspend函数，其实是把自己传给了子suspend状态机，如果子函数挂起了，等子函数恢复后直接调用父函数（因为通过状态机的label来控制走不同逻辑,去恢复当时的调用堆栈）

这就是协程的挂起与恢复机制了

csharp的async&await

demo

static async Task Main(string[] args)

   await test1();      
   Console.WriteLine("Let's Go!");


async Task test1()
  Console.WriteLine("test1-start");
  await test2();
  Console.WriteLine("test1-end");

 

async Task test2()

  Console.WriteLine("test2-start");
  await Task.Delay(1000);
  Console.WriteLine("test2-end");
 

我们反编译查看下编译器生成了怎样的状态机

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看反编译的代码比较吃力，我还原成了正常代码，

static Task CreateMainAsyncStateMachine()

 MainAsyncStateMachine stateMachine = new MainAsyncStateMachine
 
  _builder = AsyncTaskMethodBuilder.Create(),
  _state = -1
 ;
 stateMachine._builder.Start(ref stateMachine);
 return stateMachine._builder.Task;


struct MainAsyncStateMachine : IAsyncStateMachine

 public int _state;
 public AsyncTaskMethodBuilder _builder;
 public TaskAwaiter _waiter;
 public void MoveNext()
 
  int num1 = this._state;
  try
  
   TaskAwaiter awaiter;
   int num2;
   if (num1 != 0)
   
    awaiter = UserQuery.CreateTest1AsyncStateMachine().GetAwaiter();
    if (!awaiter.IsCompleted)
    
     Console.WriteLine("MainAsyncStateMachine######Test1AsyncStateMachine IsCompleted:false， 注册自己到Test1Async运行结束时运行");
     this._state = num2 = 0;
     this._waiter = awaiter;
     this._builder.AwaitUnsafeOnCompleted(ref awaiter, ref this);
     return;
    
   
   else
   
    Console.WriteLine("MainAsyncStateMachine######Test1AsyncStateMachine IsCompleted:true");
    awaiter = this._waiter;
    this._waiter = new TaskAwaiter();
    this._state = num2 = -1;
   
   awaiter.GetResult();
   Console.WriteLine("MainAsyncStateMachine######Let's Go!");
  
  catch (Exception e)
  
   this._state = -2;
   this._builder.SetException(e);
   return;
  
  this._state = -2;
  this._builder.SetResult();
 
 public void SetStateMachine(IAsyncStateMachine stateMachine)
 
  this._builder.SetStateMachine(stateMachine);
 

完整代码请查看https://github.com/yuzd/asyncawait_study

可以看出来，和kotlin其实原理差不多，都是生成一个函数加一个状态机

区别是csharp的函数就是创建一个状态机且启动它

// 当状态机启动时会触发 状态机的MoveNext方法的调用
stateMachine._builder.Start(ref stateMachine);

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整体的执行流程如下

image

ps:最右边的是展示如果有多个await 那么就会对应这个状态机的多个状态

这两者相比较,引发怎样的思考

通过查看kotlin和csharp的实现方式，我发现kotlin的生成的状态机(ContinuationImpl的实现)都是有继承关系的， 比如demo中的test2继承了test1，test继承了main（通过构造函数传递的）

然而csharp中没有这样的关系

这也带来了两者最大的区别，kotlin的协程绑定了scope的概念，一旦scope被取消，那么scope绑定的所有的协程也都被取消。

这点好像在csharp中没有（如果理解有误欢迎指正）

这在实际应用中是怎么个区别呢，举个例子

async void testAsyncA()
    testAsyncB();
    
    // 我想取消，或者下面运行出异常了 我也无法取消testAsyncB这个任务
    


async void testAsyncB()
    // do long task

在kotlin是可以的

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suspend fun test2() = coroutineScope 
    println("test2-start")
    async 
        delay(100000);
    
    delay(1000)
    println("test2-end")
    // 或者手动取消当前coroutineScope
    this.cancel()

 我是正东，关注高效率编程~