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c#之Async、Await剖析

2021-05-25 Windows程序

Async、Await是net4.x新增的异步编程方式,其目的是为了简化异步程序编写,和之前APM方式简单对比如下。

APM方式,BeginGetRequestStream需要传入回调函数,线程碰到BeginXXX时会以非阻塞形式继续执行下面逻辑,完成后回调先前传入的函数。

HttpWebRequest myReq =(HttpWebRequest)WebRequest.Create("http://cnblogs.com/"); myReq.BeginGetRequestStream(); //to do

Async方式,使用Async标记Async1为异步方法,用Await标记GetRequestStreamAsync表示方法内需要耗时的操作。主线程碰到await时会立即返回,继续以非阻塞形式执行主线程下面的逻辑。当await耗时操作完成时,继续执行Async1下面的逻辑

static async void Async1() { HttpWebRequest myReq = (HttpWebRequest)WebRequest.Create("http://cnblogs.com/"); await myReq.GetRequestStreamAsync(); //to do }

上面是net类库实现的异步,如果要实现自己方法异步。
APM方式:

public delegate int MyDelegate(int x); MyDelegate mathDel = new MyDelegate((a) => { return 1; }); mathDel.BeginInvoke(1, (a) => { },null);

Async方式:

static async void Async2() { await Task.Run(() => { Thread.Sleep(500); Console.WriteLine("bbb"); }); Console.WriteLine("ccc"); } Async2(); Console.WriteLine("aaa");

对比下来发现,async/await是非常简洁优美的,需要写的代码量更少,更符合人们编写习惯。 
因为人的思维对线性步骤比较好理解的。

APM异步回调的执行步骤是:A逻辑->假C回调逻辑->B逻辑->真C回调逻辑,这会在一定程度造成思维的混乱,当一个项目中出现大量的异步回调时,就会变的难以维护。
Async、Await的加入让原先这种混乱的步骤,重新拨正了,执行步骤是:A逻辑->B逻辑->C逻辑。

基本原理剖析

作为一个程序员的自我修养,刨根问底的好奇心是非常重要的。 Async刚出来时会让人有一头雾水的感觉,await怎么就直接返回了,微软怎么又出一套新的异步模型。那是因为习惯了之前的APM非线性方式导致的,现在重归线性步骤反而不好理解。 学习Async时候,可以利用已有的APM方式去理解,以下代码纯属虚构
比如把Async2方法想象APM方式的Async3方法:

static async void Async3() { var task= await Task.Run(() => { Thread.Sleep(500); Console.WriteLine("bbb"); }); //注册task完成后回调 task.RegisterCompletedCallBack(() => { Console.WriteLine("ccc"); }); }

上面看其来就比较好理解些的,再把Async3方法想象Async4方法:

static void Async4() { var thread = new Thread(() => { Thread.Sleep(500); Console.WriteLine("bbb"); }); //注册thread完成后回调 thread.RegisterCompletedCallBack(() => { Console.WriteLine("ccc"); }); thread.Start(); }

这样看起来就非常简单明了,连async都去掉了,变成之前熟悉的编程习惯。虽然代码纯属虚构,但基本思想是相通的,差别在于实现细节上面。

内部实现剖析

作为一个程序员的自我修养,严谨更是不可少的态度。上面的基本思想虽然好理解了,但具体细节呢,编程是个来不得半点虚假的工作,,那虚构的代码完全对不住看官们啊。

继续看Async2方法,反编译后的完整代码如下:

internal class Program { // Methods [AsyncStateMachine(typeof(<Async2>d__2)), DebuggerStepThrough] private static void Async2() { <Async2>d__2 d__; d__.<>t__builder = AsyncVoidMethodBuilder.Create(); d__.<>1__state = -1; d__.<>t__builder.Start<<Async2>d__2>(ref d__); } private static void Main(string[] args) { Async2(); Console.WriteLine("aaa"); Console.ReadLine(); } // Nested Types [CompilerGenerated] private struct <Async2>d__2 : IAsyncStateMachine { // Fields public int <>1__state; public AsyncVoidMethodBuilder <>t__builder; private object <>t__stack; private TaskAwaiter <>u__$awaiter3; // Methods private void MoveNext() { try { TaskAwaiter awaiter; bool flag = true; switch (this.<>1__state) { case -3: goto Label_00C5; case 0: break; default: if (Program.CS$<>9__CachedAnonymousMethodDelegate1 == null) { Program.CS$<>9__CachedAnonymousMethodDelegate1 = new Action(Program.<Async2>b__0); } awaiter = Task.Run(Program.CS$<>9__CachedAnonymousMethodDelegate1).GetAwaiter(); if (awaiter.IsCompleted) { goto Label_0090; } this.<>1__state = 0; this.<>u__$awaiter3 = awaiter; this.<>t__builder.AwaitUnsafeOnCompleted<TaskAwaiter, Program.<Async2>d__2>(ref awaiter, ref this); flag = false; return; } awaiter = this.<>u__$awaiter3; this.<>u__$awaiter3 = new TaskAwaiter(); this.<>1__state = -1; Label_0090: awaiter.GetResult(); awaiter = new TaskAwaiter(); Console.WriteLine("ccc"); } catch (Exception exception) { this.<>1__state = -2; this.<>t__builder.SetException(exception); return; } Label_00C5: this.<>1__state = -2; this.<>t__builder.SetResult(); } [DebuggerHidden] private void SetStateMachine(IAsyncStateMachine param0) { this.<>t__builder.SetStateMachine(param0); } } public delegate int MyDelegate(int x); } Collapse Methods

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