C#中await/async闲说

Posted 2022-02-18 lonelyxmas

原文:C#中await/async闲说

自从C#5.0增加异步编程之后，异步编程越来越简单，async和await用的地方越来越多，越来越好用，只要用异步的地方都是一连串的异步，如果想要异步编程的时候，需要从底层开始编写，这样后边使用的时候就是异步，那么底层是如何实现？？我们如何编写高效率的异步方法？？

#了解基于任务的异步模式(TAP)

基于任务的异步编程模型 (TAP) 提供了异步代码的抽象化，你只需像往常一样将代码编写为一连串语句即可，在开始调用的地方运行。例如：var task = method()①; await task②; 在①的时候开始运行可能还没有运行完，在②程序挂起等待运行完，中间怎么运行的你不需要知道，编译器会做若干操作的。当开启多个任务的时候，像要他们都执行完，在执行其他的时候，可以await Task.WhenAll(task1，task2 .....);

#了解async/await

await 运算符应用于异步方法，在方法的执行中插入挂起点，直到所等待任务完成。使用async 和await定义异步方法不一定会创建新线程,当编译器看到await关键字时，线程会挂起等待运行结束。
await 仅可用于由 async 关键字修改的异步方法中，使用 async 修饰符定义的方法通常包含一个或多个 await 表达式，使用await运算符的任务通常是实现[基于任务的异步模式(TAP)]的方法调用返回，返回值包括 Task、Task<TResult>、ValueTask 和 ValueTask<TResult> 对象的方法。

# 调用 Task.Wait() 或者 Task.Result 立刻产生死锁的充分条件

1. 调用 Wait() 或 Result 的代码位于 UI 线程。
2. Task 的实际执行在其他线程，且需要返回 UI 线程。
死锁的原因：UWP、WPF、Windows Forms 程序的 UI 线程都是单线程的。为了避免产生死锁，你应该一条道走到黑， Async All the Way。或者.ConfigureAwait(false)

# ValueTask与Task的区别

7.0为async新增的ValueTask的作用（如果没有在Nuget上下载System.Threading.Tasks.Extensions，ValueTask就在这个库中），ValueTask用于值类型的异步;Task为引用类型的,每次需要分配空间。
例如：

public async Task<int> CalculateSum(int a, int b) 
    if (a == 0 && b == 0)
    
        return 0;
    

    return await Task.Run(() => a + b);

当a,b=0的时候不会运行到task里，这个时候返回task就造成了资源的浪费，修改为以下会效率更高

public async ValueTask<int> CalculateSum2(int a, int b)

    if (a == 0 && b == 0)
    
        return 0;
    

    return await Task.Run(() => a + b);

但是也不是说到处用ValueTask会好，当是引用类型的时候，用ValueTask，你需要关注更多的数据，这个时候用Task会更好。

# await/async原理分析

[AsyncStateMachine(typeof(Class1.<CalculateSum2>d__1))]
public ValueTask<int> CalculateSum2(int a, int b)

    Class1.<CalculateSum2>d__1 <CalculateSum2>d__;
    <CalculateSum2>d__.a = a;
    <CalculateSum2>d__.b = b;
    <CalculateSum2>d__.<>t__builder = AsyncValueTaskMethodBuilder<int>.Create();
    <CalculateSum2>d__.<>1__state = -1;
    AsyncValueTaskMethodBuilder<int> <>t__builder = <CalculateSum2>d__.<>t__builder;
    <>t__builder.Start<Class1.<CalculateSum2>d__1>(ref <CalculateSum2>d__);
    return <CalculateSum2>d__.<>t__builder.Task;

对CalculateSum2代码解析，发现没有await/async，原来又是编译器提供的语法糖。

[__DynamicallyInvokable, DebuggerStepThrough, SecuritySafeCritical]
public void Start<TStateMachine>(ref TStateMachine stateMachine) where TStateMachine : IAsyncStateMachine

    if (stateMachine == null)
    
        throw new ArgumentNullException("stateMachine");
    
    ExecutionContextSwitcher executionContextSwitcher = default(ExecutionContextSwitcher);
    RuntimeHelpers.PrepareConstrainedRegions();
    try
    
        ExecutionContext.EstablishCopyOnWriteScope(ref executionContextSwitcher);
        stateMachine.MoveNext();
    
    finally
    
        executionContextSwitcher.Undo();
    

对Start方法进行分析，可以看出MoveNext，程序的运行其实还是一步一步进行的，那么await/async会不会创建一个线程，这倒是不一定，这个由线程池决定，那么异步了不创建一个线程，怎么异步的，这里的异步可能是运行在已经有的线程上。

.NET中并行开发优化、C#中多线程并行处理、C#中多线程变量的研究这几片文章都是介绍C#中多线程的，介绍的侧重点不同。