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重新认识 async/await 语法糖

2019年07月19日  | 移动技术网IT编程  | 我要评论

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提起.net中的 async/await，相信很多.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，那么经过编译之后，真正的代码是什么样的，如何执行的？带着这些疑问，通过网上资料的查询，可以了解到编译之后，是通过实现 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： https://www.cnblogs.com/createmyself/p/5983208.html

上述知识对我们理解 async/await 非常重要，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可以被await吗，await之后就一定是异步执行吗？

答案当然不是，google了一圈后发现，当一个类可以被await，必须满足以下条件：

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，聪明的你是不是立马有些思想火花
b.getawaiter() 返回awatier实例，并且这个实例包含如下条件：

  • 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或者其他返回值

上述条件中inotifycompletion 接口信息如下：

    //
    // 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：委托在操作完成之后调用。此处遗留一个问题：在谁的操作完成之后调用，是怎么调用的？

先把上述问题放一边，我们来自己写一个可以被await的类，并且观察前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 实例满足了可被await的所有条件，并且正常通过编译，运行后发现结果如下：

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，可以看出：

  1. 执行前后线程并未发生切换，所以当我们不假思索的回答 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" 表明：continuation action 这个委托，根据上述调用日志顺序可以大致理解为：编译器将await之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 之后的代码（注：实际情况比较复杂，如果有多行await，会转换为一个状态机，具体参看文章开头给出的连接）。

2.了解了上述知识之后，那么我们常规所说的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中创建了 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，我们会对await task有了更加深入的理解：
task通过增加一个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()函数的本质是通过 task.wait等待异步线程的执行完成，然后通过回调进行后续的操作。

总结

本文主要对 async/await 语法糖进行分析验证，同时通过对task源码分析，更加深入的理解此语法糖本身的语法，相信通过通过此文，对大家从多个角度去理解异步编程有帮助，我自己也在不停的学习。

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

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