从新认识 async/await 语法糖

提起.Net中的 async/await，相信不少.neter 第一反应都会是异步编程，其本质是语法糖，但继续追查下去，既然是语法糖，那么通过编译以后，真正的代码是什么样的，如何执行的？带着这些疑问，经过网上资料的查询，能够了解到编译以后，是经过实现 IAsyncStateMachine 的一个状态机来实现的，博客园里大神Jeffcky 已经说得很清楚了，传送门： http://www.javashuo.com/article/p-tvpqjkma-gq.html

上述知识对咱们理解 async/await 很是重要，但不是本文讨论的侧重点，触发笔者写这篇文章的初衷是：

1.只有Task能够被await吗，await以后就必定是异步执行吗？

答案固然不是，google了一圈后发现，当一个类能够被await，必须知足如下条件：

a. 它必须包含 GetAwaiter() 方法（实例方法或者扩展方法） // 手动划重点:扩展方法，聪明的你是否是立马有些思想火花

b. GetAwaiter() 返回awatier实例，而且这个实例包含以下条件：

• 必须实现 INotifyCompletion 或者 ICriticalNotifyCompletion 接口
• 必须包含 IsCompleted 公共属性
• 必须包含 GetResult() 方法，返回void或者其余返回值

上述条件中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.
        //
        // 参数:
        //   continuation:
        //     The action to invoke when the operation completes.
        //
        // 异常:
        //   T:System.ArgumentNullException:
        //     The continuation argument is null (Nothing in Visual Basic).
        void OnCompleted(Action continuation);
    }

重点上述对于参数 continuation 的解释：委托在操做完成以后调用。此处遗留一个问题：在谁的操做完成以后调用，是怎么调用的？

先把上述问题放一边，咱们来本身写一个能够被await的类，而且观察先后执行的顺序以及是否存在线程切换：

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;
        }
    }

上述代码中，CustomAwaitable 实例知足了可被await的全部条件，而且正常经过编译，运行后发现结果以下：

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

根据上述日志，能够看出：

1. 执行先后线程并未发生切换，因此当咱们不假思索的回答 await/async 就是异步编程时，至少是一个不太严谨的答案
2. 最后执行日志 "End Invoke" 代表：continuation action 这个委托，根据上述调用日志顺序能够大体理解为：编译器将await以后的代码封装为这个 action，在实例完成后调用OnCompleted方法执行了await 以后的代码（注：实际状况比较复杂，若是有多行await，会转换为一个状态机，具体参看文章开头给出的链接）。

2.了解了上述知识以后，那么咱们常规所说的await Task异步编程又是怎么回事呢？

1. 先来看Task部分源码(传送门)：

上述红框代码显示，Task在GetAwaiter中建立了 TaskAwaiter对象，并将this传递。

1. 再来看TaskAwaiter源码(传送门)：
   
   

看到此处，有了前面的知识，咱们会对await task有了更加深刻的理解：
Task经过增长一个GetAwatier()函数，同时将自身传递给TaskAwaiter类来实现了await语法糖的支持，同时在执行时，调用GetResult()函数的本质是经过 Task.Wait等待异步线程的执行完成，而后经过回调进行后续的操做。

总结

本文主要对 async/await 语法糖进行分析验证，同时经过对Task源码分析，更加深刻的理解此语法糖自己的语法，相信经过经过此文，对你们从多个角度去理解异步编程有帮助，我本身也在不停的学习。

本文代码示例地址：https://github.com/xBoo/awaitable