.NET(C#)：await返回Task的async方法

一.  FrameWork 4.0以前的線程世界 　　　

　　  在.NET FrameWork 4.0以前，若是咱們使用線程。通常有如下幾種方式：

• 使用System.Threading.Thread 類，調用實例方法Start()開啓一個新線程，調用Abort()方法來提早終止線程。
• 使用System.Threading.ThreadPool類，調用靜態方法QueueUserWorkItem()，將方法放入線程池隊列，線程池來控制調用。
• 使用BeginInvoke,EndInvoke,BeginRead,EnRead,BeginWrite,EndWrite等一系列的異步方法。
• 使用System.ComponentModel.BackgroundWorker控件，調用實例方法RunWorkerAsync()，開啓一個新線程。　

二.  .Net 傳統異步編程概述 

• 異步編程模型 (APM)，在該模型中異步操做由一對 Begin/End 方法（如 FileStream.BeginRead 和 Stream.EndRead）表示。
• 基於事件的異步模式 (EAP)，在該模式中異步操做由名爲「操做名稱Async」和「操做名稱Completed」的方法/事件對（例如 WebClient.DownloadStringAsync 和 WebClient.DownloadStringCompleted）表示。 （EAP 是在 .NET Framework 2.0 版中引入的,在silverlight或者wpf變成中常常用到）。

三.  Task 的優勢以及功能   

• 在任務啓動後，能夠隨時以任務延續的形式註冊回調。
• 經過使用 ContinueWhenAll 和 ContinueWhenAny 方法或者 WaitAll 方法或 WaitAny 方法，協調多個爲了響應 Begin_ 方法而執行的操做。
• 在同一 Task 對象中封裝異步 I/O 綁定和計算綁定操做。
• 監視 Task 對象的狀態。
• 使用 TaskCompletionSource 將操做的狀態封送到 Task 對象。

 

衆所周知，async方法只能夠返回void，Task和Task<T>。

 

對於返回void的async方法，它並非awaitable，因此其餘方法不能用await方法來調用它，而返回Task的async方法則能夠。

 

那麼當async方法返回Task後，接着await，那被await的Task是一個什麼概念？是async方法中第一個被await的Task？不，它表明目標async方法的所有執行，其中包括被await分割的鏈接Task，可是不包括非await形成的多線程執行。

 

以下代碼，在doo是一個返回Task的async方法，而後在另外一個方法test中await調用doo，而後在Main方法中調用test（因爲Main方法不容許加async，因此須要另外加一個async方法來使用await）

static void Main(string[] args)

{

    test();

    log("Main：調用test後");

    Thread.Sleep(Timeout.Infinite);

}

 

//Main方法不容許加async，因此咱們用這個方法使用await

static async void test()

{

    log("test: await以前");

    await doo();

    log("test: await以後");

}

 

//返回Task的async方法

static async Task doo()

{

    log("doo: Task結果：" + await Task.Run(() => { Thread.Sleep(1000); log("Task"); return 1; }));

    log("doo: Task結果：" + await Task.Run(() => { Thread.Sleep(1000); log("Task"); return 2; }));

    log("doo: Task結果：" + await Task.Run(() => { Thread.Sleep(1000); log("Task"); return 3; }));

    Thread.Sleep(1000);

    Console.WriteLine("doo中在Task外的Thread.Sleep執行完畢");

}

 

//輸出方法：顯示當前線程的ManagedThreadId

static void log(string msg)

{

    Console.WriteLine("{0}: {1}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, msg);

}

 

上面代碼會輸出：

1: test: await以前

1: Main：調用test後

3: Task

3: doo: Task結果：1

4: Task

4: doo: Task結果：2

3: Task

3: doo: Task結果：3

doo中在Task外的Thread.Sleep執行完畢

3: test: await以後

 

前兩句簡單，調用test方法，await後的內容會被加在目標Task的後面，而後test立刻返回，因而輸出「Main：調用test後」，同時他們都是在主線程中執行的，因此ManagedThreadId都是1。

 

接着後面就是另外一個Task的執行（固然在另外一個線程，也是test方法中await的目標Task）。這個所謂的Task就是doo方法的所有執行。因此doo中三個順序執行的Task（經過await一個一個鏈接）依次執行，因此Task輸出結果1，2，3。第一個Task的ManagedThreadId是3，第二個是4，第三個又是3，緣由是Task的內部執行使用了CLR的線程池，因此線程獲得了重複利用。

 

接着doo方法尚未完，最後一個await形成doo方法後面的代碼在這個await針對的Task執行後繼續執行，因而輸出：doo中Task外的Thread.Sleep執行完畢。

 

最後當doo完全執行完test的await才結束，因此最後一行輸出：test：await以後。

 

 

上面我說過：被await的async方法返回的Task表明「目標async方法的所有執行，其中包括被await分割的鏈接Task，可是不包括非await形成的多線程執行」。

因此若是把返回Task的async方法（也就是上例中的doo方法）改爲這樣：

//返回Task的async方法

static async Task doo()

{

    log("doo: Task結果：" + await Task.Run(() => { Thread.Sleep(1000); log("Task"); return 1; }));

    log("doo: Task結果：" + await Task.Run(() => { Thread.Sleep(1000); log("Task"); return 2; }));

    log("doo: Task結果：" + await Task.Run(() => { Thread.Sleep(1000); log("Task"); return 3; }));

 

    //不使用await：線程池多線程

    ThreadPool.QueueUserWorkItem(_ =>

        {

            Thread.Sleep(1000);

            Console.WriteLine("ThreadPool.QueueUserWorkItem");

        });

 

    //不使用await：Task多線程

    Task.Run(() =>

        {

            Thread.Sleep(1000);

            Console.WriteLine("Task.Run");

        });

}

 

咱們加入了不用await的多線程執行，分別使用ThreadPool和Task，整個程序會輸出這樣的結果：

1: test: await以前

1: Main：調用test後

3: Task

3: doo: Task結果：1

4: Task

4: doo: Task結果：2

3: Task

3: doo: Task結果：3

3: test: await以後

Task.Run

ThreadPool.QueueUserWorkItem

 

不使用await的多線程徹底脫離了test方法中await的Task，是運行在test的await以後的。

 

另外Visual Studio會對Task.Run代碼作以下警告：



 

提示：Because this call is not awaited, execution of the current method continues before the call is completed. Consider applying the ‘await’ operator to the result of the call.

就是說，若是不加await，當前方法會繼續執行直到結束，不用管他，由於咱們如今就是在作在async方法中不用await的測試，呵呵。

 

 

或許你會問，爲何要用這樣的方式去await另外一個async方法返回的Task呢？咱們一直在討論返回Task的async方法，我認爲看一個返回Task<T>的async方法能夠更好地解釋這個問題。

 

下面咱們把上面的代碼改爲類似的返回Task<int>的async方法執行，那麼doo方法返回Task<T>，他把本身方法內3個awaited Task的結果統一相加，最後返回結果並做爲本身返回的Task的結果。而後在test方法中輸出doo返回的結果。

 

完整代碼：

static void Main(string[] args)

{

    test();

    log("Main：調用test後");

    Thread.Sleep(Timeout.Infinite);

}

 

//Main方法不容許加async，因此咱們用這個方法使用await

static async void test()

{

    log("test: await以前");

    Console.WriteLine("doo結果：{0}", await doo());

    log("test: await以後");

}

 

//返回Task的async方法

static async Task<int> doo()

{

    var res1 = await Task.Run(() => { Thread.Sleep(1000); log("awaited Task1執行"); return

    var res2 = await Task.Run(() => { Thread.Sleep(1000); log("awaited Task2執行"); return

    var res3 = await Task.Run(() => { Thread.Sleep(1000); log("awaited Task3執行"); return

 

    //不使用await：線程池多線程

    ThreadPool.QueueUserWorkItem(_ =>

        {

            Thread.Sleep(1000);

            Console.WriteLine("ThreadPool.QueueUserWorkItem");

        });

 

    //不使用await：Task多線程

    Task.Run(() =>

        {

            Thread.Sleep(1000);

            Console.WriteLine("Task.Run");

        });

 

    return res1 + res2 + res3;

}

 

//輸出方法：顯示當前線程的ManagedThreadId

static void log(string msg)

{

    Console.WriteLine("{0}: {1}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, msg);

}

 

先看結果：

1: test: await以前

1: Main：調用test後

3: awaited Task1執行

4: awaited Task2執行

4: awaited Task3執行

doo結果：6

4: test: await以後

ThreadPool.QueueUserWorkItem

Task.Run

 

 

和上一個返回Task的例子同樣，當在test方法中await doo方法返回的Task，doo內awaited Task都被先等了，而沒有awaited的線程都並無被等，這是爲何呢（也就是上面留下的那個問題）？下面用這個返回Task<int>的例子解釋一下：

在test中await doo返回的Task，那麼此時咱們須要他的結果，而他的結果是須要本身方法內所包含的其餘awaited結果，能夠理解成被等的子結果。因此本身的結果須要其餘的結果，那麼等這個結果必須須要等那些被依賴的結果也出來。因此test方法await doo方法的結果會一樣等待全部doo內的await，不會管其餘doo內非await的多線程執行（固然從技術角度講，也是不可能的，由於async/await能夠這樣全靠的是編譯器）。

摘自 Mgen