從新認識 async/await 語法糖

提起.Net中的 async/await，相信不少.neter 第一反應都會是異步編程，其本質是語法糖，但繼續追查下去，既然是語法糖，那麼通過編譯以後，真正的代碼是什麼樣的，如何執行的？帶着這些疑問，經過網上資料的查詢，能夠了解到編譯以後，是經過實現 IAsyncStateMachine 的一個狀態機來實現的，博客園裏大神Jeffcky 已經說得很清楚了，傳送門： http://www.javashuo.com/article/p-tvpqjkma-gq.html

上述知識對咱們理解 async/await 很是重要，但不是本文討論的側重點，觸發筆者寫這篇文章的初衷是：

1.只有Task能夠被await嗎，await以後就必定是異步執行嗎？

答案固然不是，google了一圈後發現，當一個類能夠被await，必須知足如下條件：

a. 它必須包含 GetAwaiter() 方法（實例方法或者擴展方法） // 手動劃重點:擴展方法，聰明的你是否是立馬有些思想火花

b. GetAwaiter() 返回awatier實例，而且這個實例包含以下條件：

• 必須實現 INotifyCompletion 或者 ICriticalNotifyCompletion 接口
• 必須包含 IsCompleted 公共屬性
• 必須包含 GetResult() 方法，返回void或者其餘返回值

上述條件中INotifyCompletion 接口信息以下：

//
    // 摘要:
    //     Represents an operation that schedules continuations when it completes.
    public interface INotifyCompletion
    {
        //
        // 摘要:
        //     Schedules the continuation action that's invoked when the instance completes.
        //
        // 參數:
        //   continuation:
        //     The action to invoke when the operation completes.
        //
        // 異常:
        //   T:System.ArgumentNullException:
        //     The continuation argument is null (Nothing in Visual Basic).
        void OnCompleted(Action continuation);
    }

重點上述對於參數 continuation 的解釋：委託在操做完成以後調用。此處遺留一個問題：在誰的操做完成以後調用，是怎麼調用的？

先把上述問題放一邊，咱們來本身寫一個能夠被await的類，而且觀察先後執行的順序以及是否存在線程切換：

public class Program {
        static async Task Main (string[] args) {
            Console.WriteLine ($"Begin awati,thread id is {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
            int result = await new CustomAwaitable ();
            Console.WriteLine ($"End await，result is {result},thread id is {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
            await Task.Delay (Timeout.Infinite);
        }
    }

    public class CustomAwaitable : INotifyCompletion {
        public void OnCompleted (Action continuation) {
            Console.WriteLine ($"Invoke continuation action on completed,thread id is {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
            continuation?.Invoke ();
        }

        public int GetResult () {
            Console.WriteLine ($"Get result,thread id is {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
            return 100;
        }

        public bool IsCompleted { get; set; }

        public CustomAwaitable GetAwaiter(){
            return this;
        }
    }

上述代碼中，CustomAwaitable 實例知足了可被await的全部條件，而且正常經過編譯，運行後發現結果以下：

PS D:\git\awaitable\src> dotnet run
Begin main,thread id is 1
Get awatier,thread id is 1
Begin Invoke continuation action on completed,thread id is 1
Get result,thread id is 1
End main，result is 100,thread id is 1
End Invoke

根據上述日誌，能夠看出：

1. 執行先後線程並未發生切換，因此當咱們不假思索的回答 await/async 就是異步編程時，至少是一個不太嚴謹的答案
2. 最後執行日誌 "End Invoke" 代表：continuation action 這個委託，根據上述調用日誌順序能夠大體理解爲：編譯器將await以後的代碼封裝爲這個 action，在實例完成後調用OnCompleted方法執行了await 以後的代碼（注：實際狀況比較複雜，若是有多行await，會轉換爲一個狀態機，具體參看文章開頭給出的鏈接）。

2.瞭解了上述知識以後，那麼咱們常規所說的await Task異步編程又是怎麼回事呢？

1. 先來看Task部分源碼(傳送門)：

上述紅框代碼顯示，Task在GetAwaiter中建立了 TaskAwaiter對象，並將this傳遞。

1. 再來看TaskAwaiter源碼(傳送門)：
   
   

看到此處，有了前面的知識，咱們會對await task有了更加深刻的理解：
Task經過增長一個GetAwatier()函數，同時將自身傳遞給TaskAwaiter類來實現了await語法糖的支持，同時在執行時，調用GetResult()函數的本質是經過 Task.Wait等待異步線程的執行完成，而後經過回調進行後續的操做。

總結

本文主要對 async/await 語法糖進行分析驗證，同時經過對Task源碼分析，更加深刻的理解此語法糖自己的語法，相信經過經過此文，對你們從多個角度去理解異步編程有幫助，我本身也在不停的學習。

本文代碼示例地址：https://github.com/xBoo/awaitable